The lack of biodegradability of PFAS, or per- and polyfluoroalkyl substances, is due to the presence of many strong carbon-fluorine bonds. Two common PFAS that are found in the environment are perfluorooctanoic acid (PFOA) and perfluorooctanesulfonic acid (PFOS). This work first studied an innovative pathway for PFAS removal through the adsorption of PFOA and PFOS (pre-concentrating the contaminants) by nanoscale zero-valent iron/reduced graphene oxide (rGO-nZVI) and their subsequent degradation via photocatalysis under UVC light. The GO that was later reduced in nanohybrid production was made utilizing a modified Hummer’s method. The rGO-nZVI nanohybrid was prepared for the first time via thermal reduction at high temperatures. Additionally, the nanohybrid was prepared using the wet chemistry method for comparison. LC/MS/MS analysis was conducted to determine the adsorption efficiencies for PFOA and PFOS using the nanohybrids and their successive removal under UVC light. Chlorinated hydrocarbons are another group of contaminants of concern that should be removed from the subsurface due to their harmful effects. In this study, a more complex mixture of the contaminants including PFAS and chlorinated hydrocarbons was investigated, which is usually found in the superfund and other contaminated sites. Considering the effectiveness of nZVI to remove chlorinated hydrocarbons from the subsurface, engineered nZVI coupled with rGO was utilized to enhance the removal efficiency of the mixture of contaminants, i.e., PFAS comingled with chlorinated hydrocarbons. The synthesized rGO-nZVI nanoparticle showed high adsorption efficiencies for both PFOA and PFOS, i.e., removal of 55.3%, 98.2%, and >99.9% of PFOA of 10, 1, and 0.1 mg/L, and 94.9%, 97.6%, and 85.0% of PFOS of 10, 1, and 0.1 mg/L, respectively, in 3 h. Later degradation of pre-concentrated PFAS under UVC light was also achieved. Using extracted rGO-nZVI, 55.1%, 77.6% of preconcentrated PFOS was degraded starting from 10, and 1 mg/L of initial concentrations before adsorption in the photoreactor at the end of 24 h. In comparison, 68.5% and 47.2% of PFOS and PFOA (starting from 1 mg/L each) was degraded, respectively, using rGO-nZVI directly under UVC light after 24 h. Moreover, it was found that rGO-nZVI had high adsorption capacity of 69.4% and 68.7% respectively for TCE and PFOA in a mixture of these contaminants. Under UVC irradiation, the preconcentrated mixture of TCE and PFOA were both degraded to below the detection limit in 21 h. It was also found that PFOA concentration dropped by 64.3% at 5 h and by 88.7% at 24 h by fresh rGO-nZVI in presence of 10 mg/L TCE. Short-chained PFCAs like PFHpA and PFHxA were found as the intermediates for PFOA degradation using rGO-nZVI under UVC light. Also, under UVC irradiation of a mixture of TCE and PFOA, TCE degradation was supported by the formation of intermediates during the reaction. Because of its composition, photocatalytic activity, large surface area, magnetic properties, and environmental friendliness, the thermal reduced rGO-nZVI particle demonstrated its potential to successfully remove PFAS and comingled chlorinated hydrocarbon from pre-concentration followed by degradation under UVC light. The nanohybrid is promising to be used to repair PFAS-contaminated water bodies.

A união estrutural entre o tecido ósseo e a superfície do implante é definida como osseointegração. O sucesso deste processo depende tanto de fatores relacionados à característica física do implante, bem como de fatores sistêmicos e biológicos responsáveis pela formação e manutenção do tecido perimplantar. O processo de osseointegração pode ser comprometido por inúmeros fatores de risco: fumo, baixa qualidade e quantidade de tecido ósseo e morbidades sistêmicas, como o diabetes. Contudo, mesmo em condições excelentes, por vezes, não há a formação de tecido ósseo em plenitude ao redor da superfície implantar. A falha na osseointegração pode ocorrer precoce ou tardiamente ocasionando a perda do implante. A fotofuncionalização por irradiação de luz ultravioleta (UV) tem sido reportada recentemente como um método capaz de modificar a superfície do titânio e aumentar sua capacidade osteocondutora. A irradiação com luz ultravioleta (UV) tem sido proposta como método para reverter o processo de envelhecimento do titânio. Contudo a intensidade, tempo de exposição e comprimento de onda que proporcionam os melhores resultados ainda não foram esclarecidos. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da fotocatálise por luz UVC sobre o envelhecimento do titânio e analisar alterações de estrutura e de capacidade biológica in vitro do titânio irradiado em diferentes tempos de exposição. Metodologia: Foi desenvolvida uma câmara para fotofuncionalização de titânio com características distintas das apresentadas no mercado. A amostra foi composta por discos de titânio irradiados em diferentes tempos de exposição à luz ultravioleta (0, 15, 30, 60 minutos). Os discos foram testados quanto à molhabilidade de superfície (ângulo de contato com água), a topografia (microscopia eletrônica de varredura- MEV) e composição química (espectroscopia de fotoelétrons excitados por raio-x – XPS), adesão celular (cultura celular e MEV) e viabilidade por SRB. Resultados: O tratamento por luz UVC promoveu alterações nas características de superfície do titânio, como aumento da molhabilidade e remoção de hidrocarbonetos da superfície após 15 minutos de exposição na câmara desenvolvida. As características biológicas do material também parecem ter sofrido alterações, com melhora na capacidade de adesão e viabilidade. Conclusões: A fotofuncionalização do titânio provou ser eficaz para o tratamento de superfícies envelhecidas neste estudo, com significativas modificações na estrutura química superficial e na capacidade biológica do material. / The structural union between the bone tissue and the implant surface is defined as osseointegration. The success of this process depends both on factors related to the physical characteristics of the implant, as well as the systemic and biological factors responsible for the formation and maintenance of perimplant tissue. The process of osseointegration can be compromised by numerous risk factors: smoking, poor quality and quantity of bone tissue and systemic morbidities, such as diabetes. However, even in excellent conditions, sometimes there is no formation of bone tissue in fullness around the implant surface. Failure to osseointegration may occur early or late leading to implant loss. Photofunctionalisation by ultraviolet (UV) light irradiation has recently been reported as a method capable of modifying the titanium surface and increasing its osteoconductive capacity. Ultraviolet (UV) irradiation has been proposed as a method to reverse the aging process of titanium. However the intensity, time of exposure and wavelength that provide the best results have not yet been clarified. The Aim: of this study was to evaluate the effects of photocatalysis by UVC light on aging of titanium and to analyze changes in structure and in vitro biological capacity of irradiated titanium at different exposure times. Methodology: A titanium photofunctioning chamber has been developed with characteristics different from those presented in the market. The sample was composed of titanium disks irradiated in different times of exposure to ultraviolet light (0, 15, 30, 60 minutes). The discs were tested for surface wettability (water contact angle), topography (SEM-scanning electron microscopy) and chemical composition (x-ray excitation photoelectron spectroscopy), cell adhesion (cell culture and SEM) and viability by SRB. Results: UVC treatment promoted changes in titanium surface characteristics, such as increased wettability and removal of hydrocarbons from the surface after 15 minutes of exposure in the developed chamber. The biological characteristics of the material also appear to have changed, with improved adhesion and viability. Conclusions: Photofunctional titanium has proved to be effective for the treatment of surfaces aged in this study, with significant modifications in the surface chemical structure and biological capacity of the material.

A união estrutural entre o tecido ósseo e a superfície do implante é definida como osseointegração. O sucesso deste processo depende tanto de fatores relacionados à característica física do implante, bem como de fatores sistêmicos e biológicos responsáveis pela formação e manutenção do tecido perimplantar. O processo de osseointegração pode ser comprometido por inúmeros fatores de risco: fumo, baixa qualidade e quantidade de tecido ósseo e morbidades sistêmicas, como o diabetes. Contudo, mesmo em condições excelentes, por vezes, não há a formação de tecido ósseo em plenitude ao redor da superfície implantar. A falha na osseointegração pode ocorrer precoce ou tardiamente ocasionando a perda do implante. A fotofuncionalização por irradiação de luz ultravioleta (UV) tem sido reportada recentemente como um método capaz de modificar a superfície do titânio e aumentar sua capacidade osteocondutora. A irradiação com luz ultravioleta (UV) tem sido proposta como método para reverter o processo de envelhecimento do titânio. Contudo a intensidade, tempo de exposição e comprimento de onda que proporcionam os melhores resultados ainda não foram esclarecidos. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da fotocatálise por luz UVC sobre o envelhecimento do titânio e analisar alterações de estrutura e de capacidade biológica in vitro do titânio irradiado em diferentes tempos de exposição. Metodologia: Foi desenvolvida uma câmara para fotofuncionalização de titânio com características distintas das apresentadas no mercado. A amostra foi composta por discos de titânio irradiados em diferentes tempos de exposição à luz ultravioleta (0, 15, 30, 60 minutos). Os discos foram testados quanto à molhabilidade de superfície (ângulo de contato com água), a topografia (microscopia eletrônica de varredura- MEV) e composição química (espectroscopia de fotoelétrons excitados por raio-x – XPS), adesão celular (cultura celular e MEV) e viabilidade por SRB. Resultados: O tratamento por luz UVC promoveu alterações nas características de superfície do titânio, como aumento da molhabilidade e remoção de hidrocarbonetos da superfície após 15 minutos de exposição na câmara desenvolvida. As características biológicas do material também parecem ter sofrido alterações, com melhora na capacidade de adesão e viabilidade. Conclusões: A fotofuncionalização do titânio provou ser eficaz para o tratamento de superfícies envelhecidas neste estudo, com significativas modificações na estrutura química superficial e na capacidade biológica do material. / The structural union between the bone tissue and the implant surface is defined as osseointegration. The success of this process depends both on factors related to the physical characteristics of the implant, as well as the systemic and biological factors responsible for the formation and maintenance of perimplant tissue. The process of osseointegration can be compromised by numerous risk factors: smoking, poor quality and quantity of bone tissue and systemic morbidities, such as diabetes. However, even in excellent conditions, sometimes there is no formation of bone tissue in fullness around the implant surface. Failure to osseointegration may occur early or late leading to implant loss. Photofunctionalisation by ultraviolet (UV) light irradiation has recently been reported as a method capable of modifying the titanium surface and increasing its osteoconductive capacity. Ultraviolet (UV) irradiation has been proposed as a method to reverse the aging process of titanium. However the intensity, time of exposure and wavelength that provide the best results have not yet been clarified. The Aim: of this study was to evaluate the effects of photocatalysis by UVC light on aging of titanium and to analyze changes in structure and in vitro biological capacity of irradiated titanium at different exposure times. Methodology: A titanium photofunctioning chamber has been developed with characteristics different from those presented in the market. The sample was composed of titanium disks irradiated in different times of exposure to ultraviolet light (0, 15, 30, 60 minutes). The discs were tested for surface wettability (water contact angle), topography (SEM-scanning electron microscopy) and chemical composition (x-ray excitation photoelectron spectroscopy), cell adhesion (cell culture and SEM) and viability by SRB. Results: UVC treatment promoted changes in titanium surface characteristics, such as increased wettability and removal of hydrocarbons from the surface after 15 minutes of exposure in the developed chamber. The biological characteristics of the material also appear to have changed, with improved adhesion and viability. Conclusions: Photofunctional titanium has proved to be effective for the treatment of surfaces aged in this study, with significant modifications in the surface chemical structure and biological capacity of the material.

A união estrutural entre o tecido ósseo e a superfície do implante é definida como osseointegração. O sucesso deste processo depende tanto de fatores relacionados à característica física do implante, bem como de fatores sistêmicos e biológicos responsáveis pela formação e manutenção do tecido perimplantar. O processo de osseointegração pode ser comprometido por inúmeros fatores de risco: fumo, baixa qualidade e quantidade de tecido ósseo e morbidades sistêmicas, como o diabetes. Contudo, mesmo em condições excelentes, por vezes, não há a formação de tecido ósseo em plenitude ao redor da superfície implantar. A falha na osseointegração pode ocorrer precoce ou tardiamente ocasionando a perda do implante. A fotofuncionalização por irradiação de luz ultravioleta (UV) tem sido reportada recentemente como um método capaz de modificar a superfície do titânio e aumentar sua capacidade osteocondutora. A irradiação com luz ultravioleta (UV) tem sido proposta como método para reverter o processo de envelhecimento do titânio. Contudo a intensidade, tempo de exposição e comprimento de onda que proporcionam os melhores resultados ainda não foram esclarecidos. Objetivo: O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da fotocatálise por luz UVC sobre o envelhecimento do titânio e analisar alterações de estrutura e de capacidade biológica in vitro do titânio irradiado em diferentes tempos de exposição. Metodologia: Foi desenvolvida uma câmara para fotofuncionalização de titânio com características distintas das apresentadas no mercado. A amostra foi composta por discos de titânio irradiados em diferentes tempos de exposição à luz ultravioleta (0, 15, 30, 60 minutos). Os discos foram testados quanto à molhabilidade de superfície (ângulo de contato com água), a topografia (microscopia eletrônica de varredura- MEV) e composição química (espectroscopia de fotoelétrons excitados por raio-x – XPS), adesão celular (cultura celular e MEV) e viabilidade por SRB. Resultados: O tratamento por luz UVC promoveu alterações nas características de superfície do titânio, como aumento da molhabilidade e remoção de hidrocarbonetos da superfície após 15 minutos de exposição na câmara desenvolvida. As características biológicas do material também parecem ter sofrido alterações, com melhora na capacidade de adesão e viabilidade. Conclusões: A fotofuncionalização do titânio provou ser eficaz para o tratamento de superfícies envelhecidas neste estudo, com significativas modificações na estrutura química superficial e na capacidade biológica do material. / The structural union between the bone tissue and the implant surface is defined as osseointegration. The success of this process depends both on factors related to the physical characteristics of the implant, as well as the systemic and biological factors responsible for the formation and maintenance of perimplant tissue. The process of osseointegration can be compromised by numerous risk factors: smoking, poor quality and quantity of bone tissue and systemic morbidities, such as diabetes. However, even in excellent conditions, sometimes there is no formation of bone tissue in fullness around the implant surface. Failure to osseointegration may occur early or late leading to implant loss. Photofunctionalisation by ultraviolet (UV) light irradiation has recently been reported as a method capable of modifying the titanium surface and increasing its osteoconductive capacity. Ultraviolet (UV) irradiation has been proposed as a method to reverse the aging process of titanium. However the intensity, time of exposure and wavelength that provide the best results have not yet been clarified. The Aim: of this study was to evaluate the effects of photocatalysis by UVC light on aging of titanium and to analyze changes in structure and in vitro biological capacity of irradiated titanium at different exposure times. Methodology: A titanium photofunctioning chamber has been developed with characteristics different from those presented in the market. The sample was composed of titanium disks irradiated in different times of exposure to ultraviolet light (0, 15, 30, 60 minutes). The discs were tested for surface wettability (water contact angle), topography (SEM-scanning electron microscopy) and chemical composition (x-ray excitation photoelectron spectroscopy), cell adhesion (cell culture and SEM) and viability by SRB. Results: UVC treatment promoted changes in titanium surface characteristics, such as increased wettability and removal of hydrocarbons from the surface after 15 minutes of exposure in the developed chamber. The biological characteristics of the material also appear to have changed, with improved adhesion and viability. Conclusions: Photofunctional titanium has proved to be effective for the treatment of surfaces aged in this study, with significant modifications in the surface chemical structure and biological capacity of the material.