Esta dissertação trata da teoria e construção de um laser de Nitrogênio molecular pulsado com alta potência de pico e que trabalha na região ultravioleta (337,1 nm), para uso em ensino e pesquisa. Juntamente mostra-se o desenvolvimento e construção de uma célula fotoacústica, cuja função é ser usada como medidor de energia dos pulsos do laser. Este aparelho preciso e sensível serve para medir não somente a energia dos pulsos deste laser, como também de outras fontes de radiação pulsada. Os resultados que caracterizam em detalhes o laser e a célula fotoacústica estão apresentados neste trabalho, e sugestões para o uso destes em laboratório de ensino estão incluídos no Apêndice. / This dissertation treats the theory and construction of a pulsed molecular Nitrogen laser with high peak power which functions in the ultra-violet region (337,1 nm) for use in teaching and research. In addition we show the design and construction of a photo-acoustic cell whose function is to measure the energy of the laser pulses. This sensitive and precise apparatus serves as well for measuring the energy of pulsed radiation sources other than the Nitrogen laser. Results which characterize in detail the laser and the photo-acoustic are presented and suggestions for a teaching laboratory included in an appendix.

Thesis (Master of Applied Sciences in Chemistry)--Cape Peninsula University of Technology, 2018. / Biosensors have been on the forefront to provide clinical diagnosis tools for various diseases. Proper selection of biomarkers as well as chemical electrode modification is key in the fabrication of electrochemical biosensors. Hence, electrode modified with nanomaterials devices to improve electroanalytical applications. These nanomaterials were functionalized to improve conductivity, accelerate signal transduction and amplify biorecognition events. Thus, resulting in novel sensing platforms that are highly sensitive and selective towards the target analyte. In this study, gold nanorods (Au NRs) capped with CTAB, zeolitic imidazole framework were synthesised using the seed mediated and hydrothermal method respectively. Composites of gold nanorods with cysteine, ZIF-8 or both were also synthesised. All synthesised materials were characterized using ultraviolet–visible (UV-Vis) spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), X-Ray diffraction (XRD) and cyclic voltammetry (CV) techniques. The obtained results confirmed the synthesis of the nanomaterials and composites. Identification of the ideal platform for fabrication of a transducer with the best electrochemical response was determined by studying the combinations of the synthesised nanomaterials and composites. The studied parameters were surface coverage, conductivity, rate of electron transfer constant. Cysteine-Au NRs composites platforms, had exceptional properties hence its synthesis optimisation of was undertaken. The effect of CTAB, reaction time, volume and concentration ratio of Au:Cysteine, temperature and pH on the composite properties were assessed. However, this composite’s electrochemical properties decreased when bioconjugated with the antibodies. Hence, the choice of Au NRs CTAB functionalised ZIF-8 (CTABAu/ZIF-8) as the transducer for biosensor applications due to a more favourable biocompatibility. Biosensor fabrication was done by drop coating glassy carbon electrode with the CTABAu/ZIF-8 forming a transducer followed by immobilisation of the antibody (Ab) using a covalent attachment method with glutaraldehyde (GA) as a cross linker. The target analyte, epidermal growth factor (EGF) was interacted with the Ab binding sites via electrostatic forces. All the fabrication steps were optimized for biosensor components, immobilization technique (drop coating and immersion), concentration and incubation time of linker and bioreceptor, as well as the synthesis of the CTABAu-ZIF-8 composites where in situ and ex situ techniques were compared together with the effect of the concentration ratio of Au: ZIF-8. There was also an analysis of optimum pH. Optimum conditions were found to be immersion in 3 % GA and 2 μg/ml Ab, with incubation times of 8, 10 and 5 minutes for GA, Ab and EGF respectively at a pH of 6. The following electroanalytical techniques: cyclic voltammetry (CV), differential pulse voltammetry (DPV) and square wave voltammetry (SWV) were utilised for EGF detection. The DPV showed better reproducibility, higher currents and better resolution hence; it was the method of choice. The technique’s optimisation involved assessments of the effect of step potential, starting potential and pulse amplitude. The optimum response for pulse amplitude, step potential and starting potential were 60 mV, 20 mV and 0.5 V respectively. The biosensor analytical parameters were linear towards EGF in the concentration range from 2 to 100 nM with a detection limit of 0.58 nM. Reproducibility and repeatability tests were acceptable, and the biosensor had a stability over 80 % within 15 days. There was no interference observed in the presence of glucose and creatine. The EGF biosensor was successfully applied in urine and saliva analysis, obtaining 67.5 and 3.12 nM respectively. This biosensor’s positive outcome strongly suggests its potential as a diagnosis tool for early detection of kidney disease as it was able to detect EGF concentration within physiological levels of EGF in normal kidney function.

De modo geral, os materiais termoplásticos são sensíveis à radiação ultravioleta (UV), a qual provoca mudanças em suas estruturas químicas, afetando suas propriedades, principalmente as mecânicas, e características de aparência. A radiação ultravioleta (10-400 nm), em especial na faixa entre 290- 400 nm, é bastante agressiva aos materiais plásticos resultando na quebra de cadeias e/ou reticulação. Para aplicações agrícolas, são fatores críticos para envelhecimento: a radiação solar total, temperatura, umidade relativa do ar, esforço mecânico, presença de agroquímicos, poluição do ar e a combinação desses fatores. Os aditivos estabilizantes de luz são adicionados aos plásticos para aumentar a durabilidade do produto final. Existem diversos sistemas estabilizantes de luz, desenvolvidos de acordo com a resina, aplicação final, tipo de cultivo e outras características. Além dos estabilizantes convencionais, como por exemplo, benzofenona, benzotriazol e as moléculas do tipo aminas estericamente bloqueadas (HALS), existem também aditivos inorgânicos baseados em nanotecnologia. Este estudo avalia diferentes sistemas de aditivos: HALS, nano carbonato de cálcio (nCaCO3 ou NPCC), nano óxido de zinco (nZnO) e nano dióxido de titânio (nTiO2), aplicados a 0,25 % e 0,75 % (em massa) em polietileno de baixa densidade linear (PEBDL) e copoliéster alifático aromático. As amostras foram envelhecidas em QUV-B simulando 6 meses de exposição à intempérie. Foram realizados testes de resistência à tração, termogravimetria (TG), calorimetria exploratória diferencial (DSC), índice de carbonila, espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia de absorção na região de ultravioleta e visível (UV-VIS). As propriedades das amostras não envelhecidas foram comparadas as envelhecidas para avaliar o desempenho dos vários sistemas de aditivos sobre o comportamento da degradação das amostras. Como resultado deste estudo, concluiu-se que há viabilidade da aplicação de nanopartículas como aditivos estabilizantes de luz (anti-UV), em especial o nZnO. Contudo, a aditivação do tipo HALS ainda mostrou-se mais eficaz, considerando os polímeros, sistemas de aditivação e proporções utilizadas. / Usually, the thermoplastic materials are sensitive to ultraviolet radiation (UV), which produces changes in their chemical structures, affecting their mechanical properties and appearance characteristics. Ultraviolet radiation (10- 400 nm), in particular range between 290-400 nm, is extremely aggressive to plastic materials resulting in breaking chains and/or crosslinking. For agricultural applications, are critical factors for aging: the total solar radiation, temperature, air relative humidity, mechanical stress, agrochemicals presence, air pollution, and combinations of these factors. Light stabilizers additives are added to plastics to increase the durability of the final product. There are several light stabilizers systems, developed according with the resin, final application, the type of plantation and other factors. In addition to the conventional stabilizers, such as benzophenone, benzotriazole and molecules like hindered amine light stabilizer (HALS), there are also inorganic additives based on nanotechnology. This study evaluates different additive systems: hindered amine light stabilizer (HALS), nano calcium carbonate (nCaCO3 or NPCC), nano zinc oxide (nZnO) and nano titanium dioxide (nTiO2), applied 0.25 % and 0.75 % (in mass) in linear low density polyethylene (LLDPE) and aliphatic-aromatic copolyester. The samples were aged in QUV-B simulating 6 months of exposure to weather. Tests of tensile strength, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), carbonyl index, spectroscopy in the infrared Fourier transform (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), force microscopy atomic (AFM) and absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible region (VIS-UV) were carried out. The properties of non aged samples were compared with aged samples in order to evaluate the performance of various additive systems on behavior of samples degradation. As result of this study, it was concluded that there is viability of nanoparticles application as light stabilizers additives (anti-UV), in particular the nZnO. However, the properties of HALS still showed to be more effective, considering the polymers, additives systems and proportions used.

Neste estudo foi avaliado o potencial tóxico de diferentes desinfetantes (cloro, ácido peracético, radiação ultravioleta e ozônio) utilizados na desinfecção de esgotos sanitários. Para tanto, foram realizados ensaios de desinfecção (em diversas concentrações e tempos de contato) com o esgoto doméstico originário da estação de tratamento de esgotos da cidade de Araraquara (SP) e, posteriormente, ensaios de toxicidade a fim de verificar possíveis efeitos agudos e crônicos nos seguintes organismos-teste: Daphnia similis, Ceriodaphnia silvestrii, Chironomus xanthus, Danio rerio e Allium cepa. Todos os desinfetantes, nas condições experimentais testadas, foram capazes de produzir efeitos deletérios aos organismos-teste utilizados nesta pesquisa. O cloro foi considerado o desinfetante mais tóxico, sendo seguido pelo ozônio, ácido peracético e radiação UV. Verificou-se ainda que quando o efluente não desinfetado foi tóxico aos organismos-alvo, sua toxidez foi potencializada com a adição dos diferentes agentes desinfetantes. Os resultados obtidos neste estudo sugerem que a utilização do cloro para desinfecção de esgotos sanitários, sem prévia descloração, deve ser revista, em face da eficiência satisfatória de inativação de bactérias proporcionada por outros agentes de desinfecção potencialmente menos tóxicos (tais como o ácido peracético e a radiação UV). / In this study, it was evaluated the toxic potential of different disinfectant agents (chlorine, peracetic acid, ultraviolet radiation and ozone) used in the disinfection of urban wastewater. For so much, disinfection assays were accomplished (in several concentrations and contact times) with the domestic sewage from Araraquara city (SP) and toxicity bioassays were developed in order to verify possible acute and chronic effects in the following test-organisms: Daphnia similis, Ceriodaphnia silvestrii, Chironomus xanthus, Danio rerio and Allium cepa. All the disinfectants, in the tested experimental conditions, were capable to produce harmful effects to the test-organisms used in this research. Chlorine was considered the most toxic disinfectant, being followed by ozone, peracetic acid and UV radiation. It was noticed that when the effluent, by itself, was toxic to the test-organism, its toxicity was increased with the different disinfecting agents\' addition. The results obtained in this study suggest that the use of chlorine as a wastewater disinfectant, without previous dechlorination, should be reviewed, because it was observed that other disinfection agents (such as peracetic acid and UV radiation) were able to promote satisfactory levels of bacteria inactivation for potentially less toxicity.

A luz ultravioleta (UV) induz no DNA dímeros de pirimidina ciclobutano (CPDs) e pirimidina (6-4) pirimidona fotoprodutos (6-4PPs). Fotoliases revertem estas lesões, mas estão ausentes em mamíferos placentários que contam com a via de reparo por excisão de nucleotídeos para removê-las. O objetivo deste trabalho é investigar os papéis específicos de CPDs e 6-4PPs nas respostas epiteliais à UV. Camundongos deficientes em reparo de DNA, expressando CPD- ou 6-4PP-fotoliase, foram expostos aguda ou cronicamente à luz UV, sendo avaliados morte e divisão celular, hiperplasia, expressão de p53 e melanogênese. Resultados sugerem que a remoção ubíqua de CPD em animais XPA leva à melanogênese que suprime hiperplasia. O mesmo não é observado quando 6-4PPs são removidas em queratinócitos basais de animais XPA ou quando qualquer fotolesão é removida de queratinócitos basais em animais CSA. Este trabalho revela a importância da natureza, concentração e localização das fotolesões, esclarecendo a participação de CPDs e 6-4PPs nas consequências desses danos na pele de mamíferos. / Ultraviolet (UV) light induces two lesions in DNA: cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs) and pyrimidine (6-4) pyrimidone photoproducts (6-4PPs). Photolyases convert these lesions to monomers but are absent in placental mammals who count on the nucleotide excision repair pathway to remove photolesions. The aim of this work is to investigate the specific roles of CPDs and 6-4PPs on epithelial responses to UV. DNA repair deficient mice, expressing either CPD- or 6-4PP-photolyase, were acute or chronically UV exposed and apoptosis, cell proliferation, hyperplasia, p53 overexpression and melanogenesis were evaluated. Data suggests that ubiquitous CPD removal in XPA mice leads to increased melanogenesis, which suppresses hyperplasia. This is not observed when 6-4PPs are removed from basal keratinocytes in XPA mice or when either lesion is removed from basal keratinocytes in CSA mice. This work points out the importance of the nature, amount and location of photolesions, shedding light on the participation of CPDs and 6-4PPs in mammalian skin responses to UV light.

A intensa exposição ao Sol sujeita o lábio, principalmente o inferior, aos danos provocados pela absorção de radiação ultravioleta (UV). O carcinoma epidermoide é a neoplasia maligna que se desenvolve nos lábios após exposição crônica prolongada aos raios UV e acredita-se que todos os casos sejam precedidos pela desordem potencialmente maligna denominada queilite actínica. Ambas as lesões são causados pelos efeitos nocivos da radiação UV agindo diretamente sobre o DNA, por meio do fenômeno da fotocarcinogênese. Nesse processo, a radiação provoca mutações que são capazes de causar a iniciação, progressão e a promoção de neoplasias. No entanto, é também importante considerar que outros eventos moleculares, além das mutações, estão envolvidos na iniciação e progressão do câncer. Alterações moleculares com ganho ou perda de função de componentes da via de sinalização Notch estão envolvidas em diferentes tipos de cânceres hematológicos e sólidos. Entretanto, a participação da sinalização Notch em câncer de lábio ainda é desconhecida. Assim, o objetivo desse trabalho foi investigar se a via Notch está relacionada às lesões de queilite actínica e de carcinoma epidermoide de lábio e sua participação na fotocarcinogênese bucal. Para isso, foram utilizados 45 casos de queilite actínica, 15 casos de carcinoma epidermoide de lábio e 05 casos de lábio com aspecto de normalidade, nos quais foi analisada a expressão de Notch1 e Jagged1 por meio da técnica de imuno-histoquímica. Os resultados demonstraram que houve perda da expressão de Notch1 em 40% dos carcinomas epidermoides de lábio, sugerindo que a expressão reduzida de Notch1 pode converter os queratinócitos a um estado ativado e imaturo. Observou-se ainda, diferença nos padrões de marcação de Nocth1 e Jagged1 nas células epiteliais sugerindo que o sinal da via Notch seja transmitido a partir de uma célula apical para uma célula basal devido a localização das células que expressam o receptor e das que expressam o ligante. Concluiu-se, assim, que os resultados imuno-histoquímicos não apontam a uma regulação diferencial da expressão da proteína Notch1 e Jagged1 em lesões UV induzidas. / The intense exposure to the sun subject the lips, particularly the lower, the damage caused by the absorption of ultraviolet (UV) radiation. The squamous cell carcinoma is a malignant tumor that develops on the lips after prolonged chronic exposure to UV rays and it is believed that all cases are preceded by potentially malignant disorder called actinic cheilitis. Both lesions are caused by the harmful effects of UV radiation acting directly on the DNA, through the phenomenon of photocarcinogenesis. In this process, the radiation causes mutations that are capable of causing the initiation, progression and promotion of cancer. However, it is also important to consider that other molecular events, apart from the mutations are involved in the initiation and progression of cancer. Molecular abnormalities with gain or loss of Notch pathway components function are involved in several types of hematological and solid cancer. However, the participation of Notch signaling in lip cancer is still unknown. The objective of this study was to investigate whether the Notch pathway is related to injuries actinic cheilitis and squamous cell carcinoma of the lip and participation in oral photocarcinogenesis. For this, were used 45 cases of actinic cheilitis, 15 cases of squamous cell carcinoma of the lip and lip 05 cases with normal aspect in which we analyzed the expression of Notch1 and Jagged1 by immunohistochemistry. The results showed loss of Notch1 expression in 40% of squamous cell carcinomas of the lip, suggesting that reduced expression of Notch1 can convert to an activated keratinocytes and immature state. There was also a difference in labeling patterns of Notch 1 and Jagged1 epithelial cells suggesting that the Notch pathway signal is transmitted from an apical cell to a basal cell due to localization of cells expressing the receptor and expressing the ligand. In summary, the immunohistochemical results do not show a differential regulation of Notch 1 and Jagged1 expression in UV induced lesions.

Polihidroxialcanoatos (PHA) produzidos por Pseudomonas sp. LFM046 a partir de carboidratos e ácido propiônico contem monômeros com número ímpar e par de carbonos, representando um bom modelo para o estudo do metabolismo de propionato. Genes relacionados ao ciclo do 2-metilcitrato foram encontrados em todas as espécies de Pseudomonas compondo um operon prpRBCAcnMprpFD. Genes da via do metilmalonil-CoA não foram encontrados em Pseudomonas. Genes da <font face=\"Symbol\">a-oxidação de propionato foram encontrados apenas em P. aeruginosa. A análise de um mutante prp obtido por inserção de transposon revelou que estava mutado no gene prpB, relacionado ao ciclo do 2-metilcitrato. A análise de mutantes obtidos por radiação ultravioleta revelou que dois devem estar afetados em via menos relevante para o metabolismo de propionato e outros dois na ativação desse ácido orgânico. Experimentos com propionato marcado (1C13) demonstraram que as vias do oxobutirato, do metimalonil-CoA e do 2-hidroxiglutarato não devem contribuir para o metabolismo de propionato em Pseudomonas sp. LFM046. / Polyhydroxyalkanoates (PHA) produced by Pseudomonas sp. LFM046 from carbohydrates and propionic acid contains monomers with odd and even number of carbons, representing a good model to study the propionate metabolism. Genes related to 2-methycytrate cycle were found in all Pseudomonas species organized in an operon prpRCAAcnMprpFD. Genes related to the methylmalonyl-CoA pathway were not found in Pseudomonas. Genes related to the propionic <font face=\"Symbol\">a-oxidation were found only in P. aeruginosa. Analysis of a prp mutant obtained by transposon insertion revealead that it was mutated in prpB gene, related to the 2-methylcytrate cycle. The analysis of mutants obtained using ultraviolet radiation showed that two should be affected in less relevant propionate metabolism pathways and other two in the activation of this organic acid. Experiments with labeled propionate (113C) demonstrated that the oxobutyrate, methylmalonil-CoA and 2-hydroxyglutarate pathways should not contribute to the propionate metabolism in Pseudomonas sp. LFM046.

A interação entre bactérias e plantas resulta na ocorrência de vários processos biológicos no ambiente e pode ser regulada por diferentes variáveis. Alterações nos fatores bióticos e abióticos interferem diretamente nesta interação levando a modificações na composição das comunidades bacterianas associadas às plantas. Dentre estas, as bactérias epifíticas podem conferir ao seu hospedeiro características como maior resistência a condições de estresse, alterações nas condições fisiológicas e proteção contra fitopatógenos. Com os objetivos de avaliar o efeito da radiação ultravioleta B sobre a diversidade bacteriana epifítica de dois cultivares de soja, avaliar a resistência dos isolados sobre a radiação e verificar o potencial antagônico dos residentes bacterianos da filosfera da soja. Para tanto, foram feitos dois isolamentos com finalidades distintas dos cultivares Conquista, IAC 100 e BRS 262, além da aplicação da técnica de DGGE, que permite acessar alterações causadas nestas comunidades de maneira independente do cultivo bacteriano. Foi avaliado também o efeito da radiação UV-B na composição e dinâmica da comunidade bacteriana dos cultivares de soja, IAC 100 e BRS 262, cultivadas sob tratamento com UV solar, UV-B aumentado e UV-B diminuído. Além do potencial antagônico frente à fitopatógenos importantes como Pythium aphanidermatum, Rhizoctonia solani e Fusarium solani, as bactérias epifíticas de soja demonstraram que, em geral, são tolerantes a exposição à radiação ultravioleta B, com destaque para bactérias pigmentadas e as que possuem outros métodos de proteção, como por exemplo, a produção de exopolissacarídeos. Outro fator analisado no presente estudo foi a diferença significativa da densidade populacional de bactérias epifíticas cultiváveis de acordo com os estádios fenológicos da soja, onde a fase R1 foi a que apresentou um maior número de bactérias cultiváveis. De maneira geral, as análises de DGGE demonstrou que houve diferença significativa da comunidade bacteriana epifítica dos cultivares de soja de acordo com o estádio fenológico da planta, quando comparada ao acréscimo de radiação recebida. Os resultados obtidos podem oferecer uma contribuição para melhor compreensão na interação entre micro-organismos e a soja, auxiliando na predição de resposta das comunidades epifíticas de acordo com o aumento da incidência da radiação ultravioleta B e estádios fenológicos da planta, levando consequentemente, ao entendimento de como deve se comportar tal interação no contexto das mudanças climáticas. / The interaction between bacteria and plants results in the occurrence of many biological processes in the environment and can be regulated by different variables. Changes in biotic and abiotic factors directly interfere with this interaction leading to changes in the composition of bacterial communities associated with plants. Among those, the epiphytic bacteria can confer some characteristics to their host such as increased resistance to stress conditions, changes in physiological conditions and protection against pathogens. The goals of this work were to evaluate the effect of ultraviolet B radiation on the diversity of epiphytic bacterial of two soybean cultivars, evaluate the resistance of the isolates under radiation and investigate the antagonistic potential of soybean native phyllosphere microorganisms. For this purpose, two isolations of the cultivars \"Conquest\", IAC 100 and BRS 262 were made for different purposes. DGGE which allows the detection of changes in the communities in a culture independent approach was also performed. We evaluated the effect of UV-B in the composition and dynamics of bacterial community of soybean cultivars, IAC 100 and BRS 262, grown under solar UV treatments, increased UV-B and decreased UV-B. The antagonism against important phytopathogens such as Pythium aphanidermatum, Rhizoctonia solani and Fusarium solani was also tested, showing that soybean epiphytic bacteria, in general, are tolerant to exposure to ultraviolet B radiation, especially pigmented bacteria and those with other methods of protection, such as the production of exopolysaccharides. Another factor examined in this study was the significant difference in population densities of epiphytic culturable bacteria according to the soybean stages, where the R1 stage showed a greater number of culturable bacteria. In general, the DGGE analysis showed that there were significant differences in the epiphytic bacterial community of soybean cultivars according to the developmental stage of the plant, as compared to the increase of incoming radiation. The results may offer a contribution to better understanding the interaction between microorganisms and soybeans, helping to predict the response of epiphytic communities in accordance with the increased incidence of ultraviolet B radiation and plant growth stages, thus leading to the understanding of the behavior of such an interaction in the context of climate changes.

A radiação solar, composta por radiação ultravioleta (UV), visível (Vis) e infravermelho, é responsável por acelerar os processos de alteração de cor e do conteúdo proteico da fibra capilar. Visando contornar este problema, este trabalho propõe a incorporação do flavonoide quercetina, de reconhecida atividade antioxidante, em uma nanoemulsão catiônica de aplicação capilar. Para tanto, foram desenvolvidas formulações contendo quercetina a 0,5% (p/p) pelo método de baixa energia sub-PIT. A formulação de menor índice de polidispersão (IPD) foi selecionada e submetida à Avaliação de Estabilidade Normal. Neste ensaio, a nanoemulsão foi armazenada em diferentes condições de temperatura por 90 dias, sendo analisados: características organolépticas, valor de pH, atividade antioxidante, conteúdo de quercetina, diâmetro médio de gotícula e potencial zeta. A fotoestabilidade da nanoemulsão envolveu a determinação do perfil de absorção e da sua atividade antioxidante após períodos de exposição à radiação UV/Vis. Posteriormente, a nanoemulsão foi caracterizada quanto aos seguintes parâmetros: eficiência de encapsulamento, perfil reológico, morfologia das gotículas por Microscopia Eletrônica de Transmissão Criogênica e Microscopia de Força Atômica (AFM). A possível interação entre a quercetina e os demais tensoativos presentes na nanoemulsão foi avaliada por Microscopia Confocal de Fluorescência e Análise térmica. A segurança da nanoemulsão foi determinada pelo método in vitro HET-CAM e por biocompatibilidade cutânea, em voluntários. A eficácia da nanoemulsão catiônica na fotoproteção das características da fibra capilar descolorida tratada com tintura cores loiro (12.0) ou ruivo (6.66) foi determinada avaliando-se os parâmetros cor, tração à ruptura, penteabilidade, fricção, perda proteica, morfologia das cutículas e nível de melanina radical por Espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR), sendo calculado o Fator de Proteção Radicalar (FPR). As mechas de cabelo tingidas foram expostas à radiação UV/Vis artificial (500 W/m2) por até 180 h, sendo os parâmetros analisados antes e após o período de exposição. A nanoemulsão selecionada pelo reduzido IPD apresentava diâmetro médio de gotícula e potencial zeta iguais a 24,97±0,30 nm e 19,6±2,19 mV, respectivamente. Na Avaliação de Estabilidade Normal, a nanoemulsão armazenada a 45,0±2,0&#176; C apresentou alterações significativas de todos os parâmetros avaliados, exceto potencial zeta, sendo que a elevação do diâmetro médio de gotícula acarretou em perda da transparência. A oxidação da quercetina e a instabilidade do tipo Ostwald ripening (&#969;3) foram as responsáveis pelas modificações observadas. No armazenamento a 5,0±2,0&#176; C, a nanoemulsão manteve todos os parâmetros inalterados, mas a 25±2,0&#176; C houve elevação discreta do diâmetro médio de gotícula, sem perda da funcionalidade. A nanoemulsão apresentou elevada fotoestabilidade, sem alteração da atividade antioxidante após exposição ao UV/Vis. A caracterização da nanoemulsão mostrou que a eficiência de encapsulamento foi de 99,8%, no mínimo, a formulação apresentou típico comportamento newtoniano e as gotículas apresentavam formato esférico. As imagens obtidas por Microscopia Confocal de Fluorescência e o ensaio de Análise térmica mostraram que a quercetina se encontra dentro das gotícula atuando, também, como co-tensoativo, por interagir com os tensoativos, além de exercer sua função antioxidante. A nanoemulsão foi classificada como levemente irritante (método HET-CAM), sendo esse baixo potencial de irritação corroborado pelo teste de biocompatibilidade cutânea. Na avaliação de eficácia, observou-se que a nanoemulsão protegeu a cor total (dE*) do cabelo tingido de loiro em 54%, e elevou a alteração da cor do cabelo tingido de ruivo em 47% (t = 180 h) em comparação à mecha controle. Além disso, a nanoemulsão melhorou a penteabilidade e reduziu os coeficientes de fricção. A radiação UV/Vis provocou elevada perda proteica e redução da espessura das cutículas em aproximadamente 50%. Concluiu-se, pelos resultados obtidos, que as moléculas que compoem a tintura capilar, principalmente os pigmentos mais escuros, atuaram como filtros solares, pois elas protegeram as estruturas proteicas da fibra. A nanoemulsão apresentou FPR igual a 3,31 e 4,14, para as mechas tingidas de loiro e ruivo, respectivamente. O FPR indica a capacidade de uma formulação em reduzir o nível de radicais livres formados por indução da radiação UV/Vis, um dos fatores que induzem alterações na fibra capilar tingida. Assim, considerando que a radiação UV/Vis atua tanto por mecanismos diretos quanto indiretos, e que alterações significativas de cor foram observadas mesmo quando o nível de radicais livres foi reduzido pela ação da quercetina, deve ser incorporada à formulação fotoprotetora capilar filtros solares associados a antioxidantes nanoestruturados. Tais filtros devem ficar aderidos à cutícula, de modo a protegê-la da degradação proteica e reduzir a entrada de radiação para o interior da fibra capilar, local onde os antioxidantes nanoestruturados devem atuar como uma segunda linha de defesa. / The solar radiation, comprising ultraviolet (UV), visible (VIS) and infrared, is responsible for accelerating color and protein content changes in the hair fiber. In order to avoid this problem, this work proposes the incorporation of the flavonoid quercetin, a recognized antioxidant molecule, in a cationic nanoemulsion for hair application. For this, formulations containing quercetin 0.5% (w/w) were developed by the low-energy sub-PIT method. The formulation with a lower polydispersity index (PDI), which had HLB value (Hydrophilic-Lipophilic Balance) equal to 12.5 was selected and subjected to the Normal Stability Test. In this assay, the nanoemulsion was stored under different temperature conditions for 90 days, and the following parameters were analyzed: organoleptic properties, pH, antioxidant activity, quercetin content, average droplet diameter and zeta potential. The photostability of the nanoemulsion involved the determination of the absorption profile and its antioxidant activity after periods of exposure to UV/Vis radiation. Subsequently, the nanoemulsion was characterized according to the following parameters: encapsulation efficiency, rheological profile, morphology of the droplets by Cryogenic Transmission Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy (AFM). The possible interaction between quercetin and other surfactants present in the nanoemulsion was evaluated by Confocal Fluorescence Microscopy and thermal analysis. The safety of the nanoemulsion was assessed by the in vitro HET-CAM method and by cutaneous biocompatibility in volunteers. The photoprotection effectiveness of the bioactive cationic nanoemulsion was evaluated in blond (color 12.0) and auburn (color 6.66) dyed hair fibers by assessing the parameters: color, tensile break, combing, friction, protein loss, morphology of cuticles and level of melanin radical by Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy (EPR). The Radical Hair Protection Factor (RHF) was calculated. Dyed hair tresses were exposed to UV/Vis artificial radiation (500 W/m2) for 180 h. The parameters were analyzed before and after the exposure period. The nanoemulsion selected due to its reduced PDI had an average droplet diameter and zeta potential equal to 24.97±0.30 nm and 19.6±2.19 mV, respectively. In the Normal Stability Test, the nanoemulsion stored at 45.0 ± 2.0º C showed significant changes in all parameters except zeta potential, and the increase in the average droplet diameter resulted in the loss of transparency. Oxidation of quercetin and Ostwald ripening instability (&#969;3) were responsible for the changes. At 5.0 ± 2.0º C, the nanoemulsion kept all parameters unchanged, but at 25.0±2.0º C there was a slight increase in the average droplet diameter without loss of functionality. The nanoemulsion showed high photostability since antioxidant activity was not altered after UV/Vis exposure. The characterization of the nanoemulsion showed that the encapsulation efficiency was 99.8% at least, the formulation showed typical Newtonian behavior and droplets were spherical. The images obtained by Confocal Fluorescence Microscopy and thermal analysis showed that quercetin was within the droplet acting, also, as a cosurfactant, due to the interaction with the surfactants. The nanoemulsion was classified as slightly irritating (HET-CAM method), and this low irritation potential was supported by the cutaneous biocompatibility assay. The photoprotective effectiveness evaluation showed that the nanoemulsion protected the total color (dE*) of blond dyed hair in 54%, but raised the color change of auburn dyed hair in 47% (t = 180 h). In addition, the nanoemulsion improved combability and reduced coefficients of friction. UV/Vis radiation caused high protein loss and reduced cuticle thickness by approximately 50%. It was concluded that the molecules that compose hair dye, especially the darker pigments, acted as sun filters because they protected the protein structures of the hair fiber. The nanoemulsion showed RHF equal to 3.31 and 4.14 for blond and auburn dyed hair, respectively. The RHF indicates the ability of a formulation to reduce the level of free radicals formed by UV/Vis induction, one of the factors that induce changes in the dyed hair fibers. Thus, considering that the UV/Vis radiation acts by direct and indirect mechanisms and that significant changes in color were observed even when the level of free radicals has been reduced by the quercetin, chemical filters should be incorporated into hair formulations associated with nanostructured antioxidants in order to fully protect hair fiber. Such filters must be attached to the cuticle, protecting it from protein degradation and reducing the radiation input into the hair fiber, where the nanostructured antioxidants must act as a second line of defense.

A alga vermelha Gracilaria tenuistipitata tem sido utilizada como matéria prima para a produção de ágar e também como modelo para estudos fisiológicos e moleculares. Este trabalho analisou estratégias de fotoproteção contra a radiação UV dessa macroalga por meio de abordagens fisiológicas e moleculares, considerando a previsão de incremento de radiação UVB nas zonas tropicais do planeta nos próximos anos. Além disso, a interação entre a radiação UV e o suprimento de N foi também investigada. Essa interação estimulou a síntese de aminoácidos tipo micosporinas (MAAs) e outros compostos nitrogenados, o que proporciona proteção contra danos no aparato fotossintetizante. O envolvimento de um fotorreceptor para radiação UVA que regule a síntese de MAAs, com o efeito adicional de um segundo fotorreceptor, para radiação UVB é sugerido. Houve uma dependência da dose de radiação UV para aumento de MAAs. O aumento da intensidade da radiação UV causou efeitos negativos nos parâmetros da fotossíntese. Outra abordagem mostrou que a ausência de UVA causou danos ao DNA, com a presença de dímeros de ciclobutano pirimidina após 48 h de exposição à radiação PAR+UVB. Este estudo alerta para a importância da qualidade da radiação de UV e seu efeito biológico efetivo para danos no DNA e na fotoinibição. Fotoliases podem ter sido ativadas para evitar danos no DNA sob tratamentos com a presença de radiação UVA, tal como o sistema de enzimas antioxidantes, os quais desempenharam um papel secundário na fotoproteção da alga. A composição de carotenoides de G. tenuistipitata foi pouco afetada pelos tratamentos com N e UV. Este é o primeiro trabalho a mostrar a presença de anteraxantina em G. tenuistipitata, e se sugere a existência de um ciclo de xantofilas parcial composto por anteraxantina e zeaxantina. Um aspecto adicional foi o papel fotoprotetor de ficoeritrina, observado quando G. tenuistipitata foi tratada na presença de N, com PAR, UVA e UVB. Finalmente, a produtividade de MAAs por G. tenuistipitata foi estimulada sob tratamentos com radiação PAR+UV e suprimento de N, e se propõe que seja realizada uma aplicação em larga escala dessa alga vermelha para uso dessas substâncias como filtros de UV e antioxidantes. Desta forma, G. tenuistipitata foi capaz de lidar com a radiação UV, principalmente quando suprida com N e UVA, obtendo uma fotoproteção eficaz. Uma vez que se espera um aumento do índice de UV na superfície terrestre nos próximos anos, é possível que os organismos em ambientes oligotróficos sofram maiores impactos negativos causados por esta radiação / The red alga Gracilaria tenuistipitata has been used for the production of agar, as well as a model to physiological and molecular studies. This study analysed the photoprotective strategies of this macroalga against UV radiation through physiological and molecular approaches, considering the UV increase in tropical zones predicted by physical models. The interactive role of nitrogen supply and UV radiation was also investigated. The synthesis of mycosporine-like amino acids (MAAs) and other nitrogenous compounds was stimulated by both UVR and nitrogen, providing photoprotection against damages to photosynthetic apparatus. The involvement of a UVA-photoreceptor in the photocontrol of accumulation of MAAs and an additional effect with further activation of a second UVB-photoreceptor were suggested. There was a dependence of UV radiation dosis on MAAs accumulation. The increase of the UV irradiance caused a negative effect on the photosynthetic activity. The absence of UVA radiation caused DNA damage, with presence of cyclobutane-pirimidin dimmers after 48 h of exposure to PAR+UVB. This study shows the importance of light quality in the UV range and the biological effective irradiances to confer DNA damage and photoinhibition. Photolyases could be activated to avoid DNA damages under UVA treatments, as well as the antioxidant system, which had a possible secondary role on the photoprotection mechanisms. Carotenoid composition of G. tenuistipitata was slightly affected by UV and N treatments. This is the first study to show anteraxanthin in G. tenuistipitata, and the existence of a partial xanthophyll cycle is proposed, based on antheraxanthin and zeaxanthin. A further aspect observed was a photoprotective role of phycoerithrin in G. tenuistipitata, under the presence of UVA and UVB plus N supplement. Finally, MAAs productivity of G. tenuistipitata was stimulated under PAR+UV radiation and N supply, and we propose a large-scale application of this red alga for the use of these substances as photoprotector by both UV-screen and antioxidant capacities. Therefore, G. tenuistipitata was able to acclimate to UV radiation, under N-supply and UVA radiation i. e. efficient photoprotection and, considering the foreseen UV increment in the next years, its possible that oligotrophic organisms will suffer more with the negative effects of this radiation