O ultra-som pulsado de baixa intensidade é uma onda mecânica com efeitos osteogênicos promisso- res para o tratamento da osteoporose. Baseada neste efeito, a pesquisa tem como objetivo a identificação das mudanças causadas pela aplicação do ultra-som em ossos osteopênicos e a comparação com as mudanças causadas pelos exercícios físicos. Aplicou-se o protocolo experimental em um modelo animal de ratos fêmeas maduras ovariectomizadas. Utilizaram-se 35 ratos fêmeas, divididas em 5 grupos: ovariectomia controle (OVX), pseudo ovariectomia (PSEUDO-OVX), ovariectomia tratado com ultra-som (US), ovariectomia treinado com caminhada (CAMINHADA) e ovariectomia treinado com exercício resistido (SALTO). O protocolo de tratamento estendeu-se por 12 semanas, com aplicação ultra-sônica diária de 20 minutos (seis vezes por semana) e realização de exercício três vezes por semana, sendo 40 minutos para CAMINHADA e três séries de 10 exercícios para o SALTO. Para a identificação dos efeitos do tratamento de ultra-som e dos exercícios em ratos fêmeas osteopênicas utilizaram-se os seguintes parâmetros: massa corporal, dosagem de fosfatase alcalina, área trabecular, histomorfometria e valor de microdureza Vickers. Conclui-se que os três tipos de tratamento executados exerceram um efeito preventivo na perda de massa óssea pós-ovariectomia quando comparados ao OVX, mas não foram capazes de alcançar os valores encontrados no PSEUDO-OVX para os parâmetros analisados. As avaliações da quantidade óssea indicaram que o tratamento mais efetivo foi o SALTO para este parâmetro. Os resultados do US e CAMINHADA foram semelhantes nos parâmetros analisados / The low intensity pulsed ultra-sound is a mechanical wave with promising osteogenics effects for the osteoporosis treatment. Based in these effects, the research aims the identification of changes caused by ultra-sound application and physical exercises in osteopenics bones; and if there are similarity between them. Thus, it was applied an experimental protocol in an animal model of mature ovariectomized rats. It was used 35 rats, divided in 5 groups: control ovariectomized (OVX), pseudo ovariectomized (PSEUDO-OVX), ovariectomized with ultra-sound treatment (US), ovariectomized trained with walk (CAMINHADA) and ovariectomized trained with resisted exercise (SALTO). The protocol of treatment lasted 12 weeks, with the application of ultra-sound daily for 20 minutes (six times per week) and the realization of exercises three times per week, with 40 minutes for CAMINHADA and three sets of 10 exercises for SALTO. It was used the followed parameters to identify the effects of the ultra-sound treatment and the exercises in osteopenic rats: body mass, alkaline phosphatasis dosage, trabecular area, histomorphometry and Vickers microhardness value. The results showed that the three types of applied treatments have a preventive effect in the loss of bone mass after ovariectomy when compared with OVX. However, they could not reach the found values in PSEUDO-OVX for the analysed parameters. The evaluations of bone quantity indicated that the most effective treatment was SALTO for this parameter. The results of US and CAMINHADA were similar in evaluated parameters

Este trabalho teve por objetivo a pesquisa e o desenvolvimento de catalisadores formados por ligas formadoras de hidreto metálico (LaNi4,7Sn0,2Cu0,1, LaNi4,78Al0,22, LaNi4,78Mn0,22 e LaNi4,7Sn0,2Co0,1), com e sem depósitos de metais nobres (Pt, Au, Pd), para uso no ânodo de células a combustível alcalinas. Buscou-se o entendimento do mecanismo da reação de oxidação de boroidreto de sódio em meio alcalino nestes diferentes materiais em diferentes configurações de eletrodos e em diversas concentrações de boroidreto. As ligas foram preparadas pelo método de fusão em forno a arco e os metais nobres foram depositados por troca galvânica. A caracterização físico-composicional foi feita por energia dispersiva de raios X (EDS), análise elementar, difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Já a caracterização eletroquímica foi feita por voltametria cíclica, curvas de capacidade de descarga, curvas de polarização e espectrometria de massas eletroquímica online (OLEMS). Os resultados mostraram que a quantidade de material nobre presente nas ligas foi da ordem de 0,1 a 0,3 % e suas composições e organizações estruturais foram investigadas por EDS, DRX e MET. Os resultados eletroquímicos mostraram que o estado de hidretação da liga base é um fator importante na definição da cinética da reação de oxidação de boroidreto e que a extensão da formação de hidreto é dependente da velocidade do processo de hidrólise dos íons boroidreto, da capacidade da liga em estocar hidrogênio e da cinética de difusão dos átomos de hidrogênio atômico no interior das ligas. A atividade para a reação direta de oxidação de boroidreto foi baixa para as ligas que não continham em suas composições os metais nobres, entretanto a taxa de hidrólise para estes foi menor e a capacidade de armazenamento de hidrogênio foi maior. Os resultados também mostraram, para todas as diferentes composições, que as ligas podem ser carregadas com hidrogênio atômico tanto eletroquimicamente quanto pela exposição à solução de boroidreto. Foi observado que houve contínua hidretação de todas as ligas durante ensaios cronoamperométricos na presença de boroidreto. Esses fenômenos indicaram que a liga LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 sem a deposição de metais nobres é a mais indicada para uma futura aplicação em um sistema DBFC/MHB (célula a combustível de boroidreto direto/bateria de hidreto metálico). / This work provides insights into the processes involved in the borohydride oxidation reaction (BOR) and hydrogen oxidation reaction in alkaline media on metal hydride alloys formed by LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 and LaNi4.78Al0.22 with and without deposited Pt, Pd and Au, LaNi4,78Mn0,22 and LaNi4,7Sn0,2Co0,1. Measurements of BET, TEM, in situ XRD, DRIFTS, RRDE (gold ring) and OLEMS were made with the aim to characterize all the materials by different methodologies. The present investigation showed that the state of hydriding of LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 and LaNi4.78Al0.22 is important in defining the kinetics and outcome of the BOR at these materials. The extent of hydride formation has been shown to depend on the rate of the BH4- hydrolysis, the hydrogen storage capacity of the alloy, and kinetics of H atom diffusion inside the alloy. The activity for the direct BOR is low in both bare metal hydride alloys, but the rate of the BH4- hydrolysis and the hydrogen storage capacity are higher, while the rate of H diffusion is slower in the bare LaNi4.78Al0.22. Results have shown that both the bare and all the noble metal modified alloys can be hydrided either electrochemically or by exposure to BH4- solutions, although for the LaNi4.78Al0.22-based materials the extent of this phenomenon is smaller. A continuous hydriding of all LaNi4.7Sn0.2Cu0.1-based and the bare LaNi4.78Al0.22 alloys are observed in the chronoamperometric BH4- oxidation measurements at low current densities. Addition of Pt on both alloys resulted in an increase of the BH4- hydrolysis, but the H2 formed is rapidly oxidized, confirming the initial predictions for this noble metal. In addition, the rates of the alloy hydriding/de-hydriding were not significantly affected by the presence of Pt, but this was not the case for Pd and Au, for which there was a drastic reduction of the rate of these processes. In the case of gold some increase of the BH4- hydrolysis is observed, although its presence does not change significantly the performances of the bare alloys. It was possible to confirm the formation of BH3OH- for all the samples by RRDE measurements, however for LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 the formation of this product was lower compared to the other samples. Results showed that the first step of the electrode process is the hydriding of alloy by the hydrogen formed in the BH4- hydrolysis. The in situ XRD results have shown that the method of charging of the alloy, electrochemical or chemical, leads to different phase predominance and different site occupancies, but both methods lead to almost the same discharge capacity. In the electrolysis process, the α-β phase transition is predominant while in the chemical charging by the exposure to borohydride solution the α-β phase transition is more important. The results have also shown that the alloys with and without Pt lead essentially to the same phenomena, either with respect to the alloy structure and the electrochemical characteristics. All these phenomena point to the bare LaNi4.7Sn0.2Cu0.1 as a more adequate alloy system for applications in DBFC/MHB batteries.

Orientador: Gustavo Ventorim / Resumo: O conceito de biorrefinaria surgiu do intuito de diminuir a dependência dos produtos oriundos do petróleo e seus consequentes problemas ambientais. Pesquisas buscam técnicas e materiais que substituam a matéria prima de origem fóssil por biomassa, agregando valor a produtos de origem renovável ou que anteriormente seriam descartados. A produção de combustíveis de 2ª geração (como bioetanol) possibilita o repasse de um custo razoável ao setor de transporte devido ao uso de matéria prima de baixo custo. A composição de forte associação entre celulose, hemicelulose e lignina exige uso de um método de pré-tratamento que atenue a interação entre os componentes da biomassa e facilite a conversão em bioprodutos. Este trabalho tem como objetivo estudar a combinação de pré-tratamentos, auto-hidrólise e polpação soda na obtenção de pasta celulósica a partir de cavacos de eucalipto. Esta polpa passa por processo de hidrólise ácida liberando açúcares que, na presença de microrganismos específicos (Saccharomyces cerevisiae) são fermentados a etanol. Cavacos de eucalipto pré-tratados por auto-hidrólise passaram por cozimentos soda em concentração de álcali ativo de 20%, 23% e 26%, estudando-se a influência da concentração de álcali no rendimento de produção de bioetanol. A polpação utilizando 20% de álcali ativo produziu rendimento de 130,30 L de etanol a partir de uma tonelada de cavacos, tendo maior impacto no rendimento que as polpações de 23% de álcali ativo, que foi responsável por um... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The concept of biorefinery appear from the idea of reducing dependence on petroleum products and their consequent environmental problems. Researches seek techniques and materials that substitute the feedstock of fossil origin for biomass, adding value to products of renewable origin or that would previously be discarded. The production of second-generation fuels (such as bioethanol) makes it possible to pass along a reasonable cost to the transportation sector due to low cost raw materials use. The strong association between cellulose, hemicellulose and lignin requires a pretreatment method that attenuates the interaction between biomass components and facilitates the conversion into bioproducts. It was studied the combination of, auto-hydrolysis and soda pulping (alkaline) pre-treatments to efficiently obtain cellulose must go through acid hydrolysis process. This pulp after being hydrolized liberates sugars that, in the presence of specific microorganisms (Saccharomyces cerevisiae), could be fermented to ethanol. Eucalyptus pretreated by auto-hydrolysis method were treated by soda pulping in active alkali concentration of 20%, 23%b and 26%, studying the influence of the alkali concentration on the yield of bioethanol. Pulping using 20% active alkali yielded 130,30L of ethanol from one ton of chips, which has better impact than the 23% active alkali pulping, which was responsible for a production of 118,8 L of ethanol and 26% active alkali pulping that produced 101,9L. All y... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

A utilização de métodos químicos para higienização de próteses é fundamental para a longevidade do tratamento reabilitador. Entretanto, pouco foi relatado a respeito da ação antimicrobiana das pastilhas efervescentes em estruturas metálicas de Prótese Parcial Removível. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ação antimicrobiana de 5 higienizadores à base de peróxido alcalino na desinfecção de discos metálicos (12 mm x 3 mm) de Cobalto-Cromo (Co-Cr), obtidos a partir de padrões de cera, confeccionados em matriz metálica. Foram obtidos 252 espécimes de liga de Co-Cr (Degussa), polidos de forma padronizada, divididos aleatoriamente em 24 grupos (n=10) e 4 grupos de controle negativo (CN, n=3), e esterilizados por óxido de etileno. Cada grupo experimental, exceto CN, foi inoculado com: Candida albicans (Ca), Candida glabrata (Cg), Streptococcus mutans (Sm) ou Staphylococcus aureus (Sa). A adesão dos microrganismos ocorreu em 1 hora e 30 minutos em estufa incubadora a 37ºC. A maturação do biofilme foi obtida em 48 horas, com troca de meio após 24 horas, também a 37ºC, sendo que para Sm o processo ocorreu em microaerofilia. Os espécimes contaminados foram imersos por 5 minutos nas soluções: Polident 3 minutes® (P3), Polident for partials® (PP), Efferdent® (EF), Steradent® (ST) e Corega tabs® (CT) e água deionizada estéril (controle positivo, CP). Após as higienizações, os espécimes foram imersos em meio de cultura Letheen broth e levados à cuba ultrassônica para desprendimento dos microrganismos ainda viáveis. As suspensões obtidas foram diluídas, em 100, 10-1, 10-2 e 10-3, e semeadas para determinação da quantidade de Unidades Formadoras de Colônias (UFC/mL). A partir dos valores de UFC foram calculados os valores de Log10(UFC+1) para análise estatística. A distribuição dos dados para Ca, Cg e Sa apresentou-se não normal tendo-se utilizado o teste de Kruskal-Wallis (α=0,05), seguido pelo teste de Dunn. Para Sm a distribuição dos dados apresentou-se normal, tendo sido utilizados ANOVA (α=0,05) e teste de Tukey. De acordo com os resultados, não houve diferença significativa para Ca (p=0,15). Para Cg (p=0,00) houve redução significativa de UFC, com EF e CT, em relação a CP. Para Sa (p=0,006) houve redução significativa de UFC com ST em relação a CP. Para Sm (p=0,00) houve redução significativa de UFC, com PP e ST, em relação a CP. Conclui-se que, embora alguns higienizadores tenham tido ação antimicrobiana em relação a Cg, Sm e Sa, nenhum foi capaz de reduzir o número de UFC de Ca. Desta forma, os peróxidos alcalinos estudados não devem ser utilizados como agentes de desinfecção de estruturas de Co-Cr unicamente em imersões de 5 minutos, pois não apresentaram ampla ação antimicrobiana sobre todos os microrganismos avaliados. / The use of chemical methods for denture hygiene is essential to the longevity of prosthetic treatment. However, few have been reported about the antimicrobial action of effervescent tablets on metal structures of partial denture. The aim of this study was to evaluate the antimicrobial activity of 5 alkaline peroxide denture cleansers on disinfection of metal disks (12 mm x 3 mm) made of Cobalt-Chromium (Co-Cr) obtained from wax patterns made up in a metal matrix. There were obtained 252 Co-Cr alloy specimens (Degussa) polished in a standard way, randomly divided into 24 groups (n = 10) and 4 negative control groups (NC, n = 3) all sterilized by ethylene oxide. Each experimental group, except CN, was inoculated with: Candida albicans (Ca), Candida glabrata (Cg), Streptococcus mutans (Sm) or Staphylococcus aureus (Sa). The adhesion of microorganisms occurred in 1 hour and 30 minutes in an incubator oven at 37°C. The biofilm growth occurred on 48 hours, with medium change every 24 hours, also at 37°C, while Sm process occurred in microaerophilic. Contaminated specimens were immersed for 5 minutes in those solutions: Polident 3 minutes® (P3), Polident for partials® (PP), Efferdent® (EF), Steradent® (ST) and Corega tabs® (CT) and sterile deionized water (positive control, PC). After hygienisation the specimens were immersed in the Letheen broth culture medium and taken to the ultrasonic tank to release the still viable microorganisms. The obtained suspensions were diluted, in 100, 10-1, 10-2 and 10-3, then seeded to determine the number of Colony Forming Units (CFU / mL). From the CFU values, were calculated values of Log10(CFU+1) for statistical analysis. Not-normal distribution of data to Ca, Cg and Sa was observed, having been used the Kruskal-Wallis test (α = 0.05) followed by Dunn\'s post test. Sm had normal data distribution and was used ANOVA test (α = 0.05) and Tukey post test. According to the results there was no significant difference for Ca (p = 0.15). For Cg (p = 0.00) significant reduction of CFUs was observed with EF and CT in relation to PC. Sa (p = 0.006) had significant reduction of CFUs with ST when compared to CP. For Sm (p = 0.00) was observed significant reduction of CFUs with PP and ST in relation to PC. It was concluded that although some denture cleansers had antimicrobial activity against Cg, Sm and Sa, none were able to reduce the CFU number of Ca. Thus, the studied alkaline peroxides should not be used as disinfectant agents with Co-Cr structures solely in 5 minutes immersions, since they dont presented antimicrobial action on all evaluated microorganisms.

Battery technology is a great candidate for energy storage applications. The need for high-performance and cost-effective batteries has motivated researchers to put much effort into improving battery performance. In this work, we attempt to understand the elements that affect the microstructure and performance of two battery systems. The first part of this work focuses on the investigation of transport and structural properties of porous electrodes in an alkaline electrolyte. A DC polarization method was deployed for tortuosity measurements. An apparatus was designed to flow specified current through and measure the voltage drop over the porous electrodes. Using a modified Ohm's law, effective diffusion coefficient and associated tortuosity were determined. Multiple compositions (different types and amounts of conductive additives) were tested to understand the effects of composition on the transport properties. As a validation and to further understand the tests, a model was developed and used for data analysis. The second part of this dissertation describes simulations of the manufacturing process of a Li-ion electrode. LAMMPS, a particle simulator, was used for this meso-scale particle-based simulation. The interactions between particles were understood by model-experiment comparisons of the macroscopic properties such as viscosity of the slurry and elasticity of the dried film. The microstructure created by this simulation was consistent with the one we observed in SEM/ FIB images. Although the emphasis was the drying process in this part, some preliminary coating and calendering simulations are presented. Finally, the effects of electrode heterogeneity were investigated by a Newman-type model and tomographic images. An electronic conductivity map was initially generated over a Li-ion cathode. Then SEM/FIB images of specified high, middle, and low conductivity regions were taken to confirm heterogeneity. For modeling purposes, three regions of high, middle, and low ionic resistance were considered connected in parallel, representing the real electrode heterogeneity. Multiple cases of heterogeneities such as non-uniform ionic resistance and active material loading at low, middle, and high charge-discharge rates were studied. The results show that higher rates increase non-uniformities of dependent properties such as temperature, current density, positive and negative electrodes states of charge, and charge and discharge capacities especially in charging cases.

Orientador: Ana Cláudia de Melo Stevanato Nakamune / Banca: José Mauro Granjeiro / Banca: Célio Percinoto / Resumo: A saliva é coletada através de métodos simples e não invasivos, além de ser facilmente armazenada. A coleta não-traumática é atrativa especialmente para crianças e quando repetidas coletas são requeridas. A desvantagem da saliva como uma ferramenta de diagnóstico é a variabilidade, que ocorre em decorrência dos fatores fisiológicos e do modo de coleta. Numa primeira etapa o trabalho teve por objetivo estudar as atividades das enzimas fosfatase alcalina (FAlc), fosfatase ácida total (FAT) e fosfatase ácida resistente ao tartarato (TRAP) na saliva total não estimulada de crianças, investigando as influências de fatores como sexo, faixa etária e horário de coleta, bem como a correlação das enzimas com a taxa de fluxo salivar. Nesta etapa, 120 crianças saudáveis de ambos os sexos, nas faixas etárias de 1-5 e 6-12 anos de idade tiveram as amostras de saliva coletada entre 8:00-10:00 horas ou entre 14:00-16:00 horas. A segunda parte do trabalho teve por objetivo avaliar a correlação das atividades enzimáticas da FAT, TRAP, proteína tirosina fosfatase de baixa massa molecular relativa (PTP-BMr) e FAlc na saliva e no soro de crianças, além de analisar a influência do sexo e da faixa etária na atividade das enzimas, no soro e na saliva total. Para tanto 32 crianças de ambos os sexos, nas faixas etárias de 1-5 anos e 6-12 anos de idade tiveram as amostras de saliva e sangue coletadas entre 8:00-10:00 horas. Os resultados da primeira etapa sugerem que as atividades da FAT, TRAP e FAlc são influenciadas, de formas distintas, pelos fatores sexo, faixa etária e horário de coleta e que não existe correlação entre as atividades das enzimas e a taxa de fluxo salivar. / Abstract: Saliva can be collected by simple, non-invasive methods and is easily stored. The non-traumatic collection is specially appealing for children and when repeated collections are required. The main disadvantage of the saliva as a diagnosis tool is the variability that happens due to the physiologic factors and dependence on mode of the collection. In a first stage the work had for objective to study the activities of the enzymes alkaline phosphatase (ALP), total acid phosphatase (TAP) and tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) in the whole unstimulated saliva of children, investigating the influences of factors as sex, age group and time of collection, as well as the correlation of the enzymes with the salivary flow rate. In this stage, 120 healthy children of both sexes, in the age groups of 1-5 and 6-12 years of age had the saliva samples collected between 8:00-10:00 hours or between 14:00-16:00 hours. In a second stage, the work had for objective to evaluate the correlation of the enzymatic activities of TAP, TRAP, low molecular weight protein tyrosine phosphatase (LMW-PTP) and ALP in the saliva and in the children's serum, besides analyzing the influence of the sex and of the age group in the activity of the enzymes, in the serum and in the whole unstimulated saliva. For so much 32 children of both sexes, in the 1-5 year-old age groups and 6-12 years of age had the saliva samples and blood collected between 8:00-10:00 hours. The results of the first stage suggest that the activities of TAP, TRAP and ALP are influenced, in different ways, for the factors sex, age group and time of collection and that correlation doesn't exist between the activities of the enzymes and the salivary flow rate. / Mestre

As microalgas são fontes sustentáveis de bioprodutos com alto valor agregado, que podem ser utilizados para diversos fins, tais como alimento, matéria-prima e energia. Devido a isso, as microalgas se condicionam como uma solução para suprir o aumento da população mundial, com a vantagem de serem obtidas sem uso de energia fóssil e terras agricultáveis. Entretanto, os custos associados à produção de microalgas ainda é muito alto, o que inviabiliza o seu uso em grande escala. A combinação do tratamento de esgoto e o crescimento de microalgas é uma promissora alternativa para reduzir os custos relacionados ao cultivo. No entanto, o esgoto afluente das ETEs brasileiras são altamente diluídos, o que torna o seu uso impraticável do ponto de vista técnico e econômico para o cultivo de microalgas. Nesse contexto, o presente trabalho propõe uma mistura de esgoto (esgoto sanitário e de suinocultura), visando aumentar a concentração de nutrientes (carbono, nitrogênio e fósforo), para o cultivo de Chlorella sorokiniana. Os resultados são promissores, com produção média de 1 g.L-1 de C. sorokiniana e remoção média de carbono inorgânico dissolvido (CID), ortofosfato (PO43-) e amônia (NH3) de 46 a 56%, 40 a 60% e 100%, respectivamente. Foi verificado que a remoção de NH3 por air stripping durante o cultivo afetou negativamente a produtividade de biomassa e remoção de nutrientes. Além disso, algumas propostas de separação foram estudadas, uma vez que essa etapa pode representar de 20 a 60% dos custos totais de produção de microalga. A alteração de pH seguida pela FAD apresentou altas eficiências (96,5 a 97,9%) nos pH de 12 a 13. A coagulação seguida pela FAD foi estudada utilizando coagulantes orgânicos e inorgânicos. As melhores doses foram de 10 mg·L-1 Zetag 8185; 75 mg·L-1 Tanfloc SG; 500 mg·L-1 Al2(SO4)3 e 1000 mg·L-1 FeCl3 que apresentaram uma eficiência máxima de 98,4; 94,5; 95,4; 96,7%; respectivamente. A sedimentação pela floculação alcalina com precipitados de fosfato de cálcio é eficiente, porém pode ser sensível à presença de compostos proteicos presentes no esgoto (albumina e matéria orgânica bacteriana). Entretanto, foram encontradas condições (pH 8 e 10) e concentrações (10 mg·L-1), nas quais a floculação alcalina foi efetiva. / Microalgae are sustainable sources of high-value bioproducts that can be used for a variety of purposes, such as food, raw materials and energy. For this reason, the microalgae are conditioned as a solution to supply the increase of the world population, with the advantage of being obtained without using fossil energy and arable land. However, the costs associated with the production of microalgae are still very high, which makes it impossible to use them in large-scale. The combination of wastewater treatment and microalgae cultivation is a viable option to reduce expenses related to cultivation. However, municipal wastewater from the centralized Brazilian sanitation system is highly diluted, and it is technically and economically impractical to use it for microalgae cultivation. In this context, the present work proposes a wastewater mixture (municipal and swine wastewater), aiming to increase the concentration of nutrients (carbon, nitrogen and phosphorus) for the cultivation of Chlorella sorokiniana. The results are promising, C. sorokiniana production reached around 1 g.L-1, with dissolved inorganic carbon (DIC), ortophosphate (PO43-) and ammonia (NH3) average removal from 46 to 56%, 40 to 60% and 100%, respectively. It was found that NH3 removal by air stripping during cultivation negatively affected the biomass productivity and nutrient removal. In addition, some harvesting method proposals have been studied, since this step represents 20 to 60% of the total costs of microalgae production. The pH modulation followed by DAF showed high efficiencies (96.5 to 97.9%) at pH 12 to 13. Coagulation followed by DAF was studied using organic and inorganic coagulants. The best doses were 10 mg·L-1 Zetag 8185; 75 mg·L-1 Tanfloc SG; 500 mg·L-1 Al2(SO4)3 and 1000 mg·L-1 FeCl3 which had a maximum efficiency of 98.4, 94.5, 95.4, 96.7%, respectively. Alkaline flocculation using calcium phosphate precipitates is an efficient harvesting method, but it can be sensitive to the presence of protein compounds in the wastewater (albumin and bacterial organic matter). However, it was found conditions (pH 8 e 10) and concentrations (10 mg·L-1) at which alkaline flocculation was effective.

Le métabolisme lipidique affecte la maturation et la différenciation des cellules osseuses. L'objectif de ma thèse est d'approfondir deux aspects du métabolisme lipidique mal connus, soit les actions de la phospholipase D (PLD) et celles des récepteurs de prostaglandine PGE2 pendant la différenciation des cellules. Une lignée humaine, les Saos-2 et les ostéoblastes primaires issus de calvaria de souriceaux ont servi de modèles cellulaires de la minéralisation physiologique. La culture d'aorte ex vivo sous des conditions d'hyperphosphatémie a été utilisée pour reproduire la calcification de l'aorte qui est un modèle ex vivo de calcification cardiovasculaire (CCV). Nous avons montré que l'expression et l'activité de la PLD augmentent dans les Saos-2 et les ostéoblastes primaires au bout du 5ème jour de la différenciation tandis qu'elles s'accroissent au bout du 6ème jour de traitement de l'aorte dans un milieu d'hyperphosphatémie. Les inhibiteurs de PLD diminuent l'activité de phosphatase alcaline (TNAP) dans les ostéoblastes et dans l'aorte calcifiée tandis que la surexpression de la PLD1 dans les Saos-2 l'augmente. Dans une deuxième partie de ce travail, nous avons suivi la variation d'expression des récepteurs de PGE2 au cours de la maturation des Saos-2. L'expression du gène EP3 augmente au stade tardif de la minéralisation tandis que celle d'EP4 diminue. Pour conclure, ces résultats indiquent que l'activité de la PLD en affectant l'activité de la TNAP pourrait moduler finement la minéralisation physiologique et la CCV et que la minéralisation s'accompagne d'un changement d'expression des récepteurs de PGE2, dans les Saos-2 / Lipid metabolism affects the maturation and the differentiation of bone cells. The aim of my PhD thesis is to explore two unknown sides of lipid metabolism which are the actions of phospholipase D (PLD) and those of prostaglandin PGE2 receptors during cell differentiation. Human lineage, Saos-2 cells and primary osteoblasts from calvaria of mice were used as cellular models of physiological mineralization. The ex vivo aorta culture under hyperphosphatemia conditions has been used to reproduce the calcification of the aorta, which is an ex vivo model of cardiovascular calcification (CVC). We showed that the expression and the activity of PLD increased in Saos-2 and primary osteoblasts after the fifth day of differentiation while in the aorta under hyperphosphatemia condition, PLD activity increased at the end of the sixth day. PLD inhibitors decreased the activity of alkaline phosphatase (TNAP) in osteoblasts and in calcified aorta while the overexpression of PLD1 in the Saos-2 increased it. In the second part of this work, we monitored the variation of the expression of PGE2 receptors during the maturation of Saos-2 cells. The EP3 gene expression increased in the late stage of the mineralization while that of EP4 decreased. In conclusion, these results indicated that the PLD activity by affecting the activity of TNAP could modulate the physiological mineralization and CVC. We showed that the mineralization is dependent of the change of the expression of PGE2 receptors in Saos-2 cells

Chez les patients atteints d'athérosclérose, les calcifications vasculaires sont une caracteristique des plaques d'athérome. Elles résultent de la trans-différenciation des cellules musculaires lisses (CMLs) en cellules de type ostéoblastique et/ou chondrocytaire, notamment en réponse à des cytokines inflammatoires. Les CMLs forment alors des cristaux par l'activité de la phosphatase alcaline non-spécifique du tissu (TNAP). A la lumière de résultats récents, nous avons émis l'hypothèse que la TNAP module la trans-différenciation des CMLs. Nos objectifs étaient donc de déterminer l'effet de la TNAP dans la trans-différenciation des CMLs, et d'étudier les mécanismes impliqués dans son induction. Nous avons observé que l'ajout de phosphatase alcaline purifiée ou la surexpression de TNAP stimule l'expression de marqueurs chondrocytaires en culture de CMLs et de cellules souches mésenchymateuses. De plus, l'inhibition de la TNAP bloque la maturation de chondrocytes primaires. Nous avons observé un rôle des cristaux formés par la TNAP, puisque l'ajout de cristaux seuls ou associés à une matrice collagénique a reproduit les effets de la TNAP. Nous suspectons que la TNAP agit en hydrolysant le PPi et en générant des cristaux. Ces cristaux ensuite induisent l'expression du facteur ostéogénique BMP-2 et l'inhibition des effets de la BMP-2 annule les effets de la TNAP. De plus, nous étions intéressés par les la localisation et la fonction de marqueurs de minéralisation comme les annexines en parallèle de la TNAP. Nous avons observé que l'activité TNAP des CMLs induit la minéralisation en grande partie quand la TNAP est associée aux vésicules matricielles et au fibres de collagène / Vascular calcification (VC) is a hallmark of atherosclerosis plaques. Calcification (formation of apatite) of advanced lesions share common features with endochondral ossification of long bones and appears to stabilize plaques. This process is associated with trans-differentiation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) into chondrocyte-like cells. On the other hand, microcalcification of early plaques, which is poorly understood, is thought to be harmful. The two proteins necessary for physiological mineralization are tissue-nonspecific alkaline phosphatase (TNAP) and collagen. Under pathological conditions, TNAP is activated by inflammatory cytokines in VSMCs, whereas collagen is produced constantly. The activation of TNAP appears to induce calcification of these cells. Therefore, the objective of this PhD thesis was to study the role of TNAP and generated apatite crystals in the VSMC trans-differentiation and determine underlying molecular mechanisms. Based on the obtained results, we propose that activation of BMP-2, a strong inducer of ectopic calcification, and formation of apatite crystals generated by TNAP represents a likely mechanism responsible for stimulation of VSMC trans-differentiation. Moreover, we were interested in localization and function of mineralization markers such as TNAP and annexins in mineralization process mediated by trans-differentiated VSMCs and VSMC-derived matrix vesicles (MVs). We observed that, similarly as in the case of typical mineralizing cells, increased TNAP activity in VSMC-derived MVs and association with collagen were important for their ability to mineralize

Séries de diques máficos alcalinos fortemente a levemente insaturados em sílica ocorrem nas cercanias de Santo Antônio do Pinhal (SP) e Campos do Jordão (SP) na serra da Mantiqueira, SE Brasil. Estes intrudem o embasamento cristalino precambriano (Sul do Orógeno Brasília) e a intrusão máfica-ultramáfica alcalina Ponte Nova. As rochas alcalinas dessa região são cretáceas e compõem o magmatismo da província alcalina Serra do Mar (PASM). Em sua maioria, os diques são classificados como basaltos alcalinos e lamprófiros alcalinos. São porfiríticos, com a população de macrocristais formada principalmente por clinopiroxênio e olivina. Subordinadamente, macrocristais de kaersutita, sadanagaíta rica em titânio, e ocasionalmente, flogopita, enstatita, magnetita, espinélio e plagioclásio são registrados. Estes apresentam texturas de desequilíbrio, como sieve e embayment, que, associadas a estilos de zonamento complexo, indicam evolução magmática em sistema aberto. Este estudo envolve: (1) petrografia de detalhe por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura, (2) análises químicas pontuais, de elementos maiores e menores por microssonda eletrônica e de elementos-traço por espectrometria de massa com plasma acoplado indutivamente e amostrador por ablação a laser (LA-ICP-MS), em diferentes zonas dos macrocristais máficos, e (3) geoquímica de rocha-total por fluorescência de raios X e ICP-MS. Estas análises foram realizadas com vistas à determinação da gênese destas populações de cristais zonados. A partir das composições obtidas, balanços de massa foram realizados para excluir a influência dos macrocristais nas composições globais dos corpos e obter uma estimativa composicional dos líquidos magmáticos, representados pela matriz fina a afanítica nestas rochas. As zonas dos macrocristais em equilíbrio com os líquidos calculados foram determinadas por meio da constante de equilíbrio de troca catiônica de Mg e Fe entre cristal e líquido, KdFe2+ -Mg2+ C/L . Estas relações de equilíbrio permitiram atribuir significados genéticos as zonas dos cristais, definindo-os como xenocristais, antecristais e fenocristais. Os primeiros (em desequilíbrio textural e químico com o a matriz) foram capturados e/ou reciclados de ambientes magmáticos precoces à consolidação da rocha, permitindo acessar processos magmáticos passados durante a evolução do sistema magmático. Xenocristais mantélicos foram indentificados exclusivamente em diques da suíte fracamente insaturada em sílica. Macrocristais de olivina zonada com centros Fo>90 e textura embayment, encontram-se ao lado de macrocristais de clinopiroxênio zonado com centro de diopsídio com cromo incolor, anédrico, com zonamento concêntrico step normal. Estes centros de diopsídio com cromo apresentam mg# (Mg/Mg+FeT em proporção molecular) 88-87, alto Ni, baixo Na2O, Al2O3, TiO2, Zn, Sc, Hf, Y, Zr, Sr e elementos terras raras (ETRs), compatíveis com peridotitos fáceis granada e granada-espinélio. Nessa mesma ocorrência, centros de macrocristais de piroxênio são classificados como enstatita (xenocristais) e apresenteam textura sieve, zonamento concêntrico step reverso, altos teores de MnO, Ni, Zn e muito baixos de ETRs. Quanto aos antecristais, cristais em desequilíbrio químico e textural com a matriz mas cogenéticos ao sistema magmático, os clinopiroxênios destacam-se nos diques fortemente insaturados em sílica. Os centros desses macrocristais são classificados como diopsídio (por vezes com cromo ou com sódio), augita, hedenbergita e egirina-augita. O diopsídio é incolor, subédrico, com textura glomeroporfirítica, sieve, zonamento setorial e concêntrico step reverso. Este centro antecristalino incolor apresenta alto mg# (83-80), Cr2O3, Ni, Sc, baixo Na2O, Zn e valores intermediários de Zr, Y, Hf e Sr, quando comparado aos demais antecristais. Centros verdes de augita e egirina-augita são encontrados nos diques de ambas as séries e apresentam textura embayment, sieve e zonamento concêntrico step. No geral os centros verdes tem baixo mg# (70-40), Cr2O3, alto MnO, Na2O, Zn, mas diferentes teores de MnO, Na2O, Li, Sc, Hf, Y, Zr, Sr e ETRs. Ti-augita, quimicamente classificada como diopsídio subsilícico com titânio, é euédrica, com textura glomeroporfirítica, zonamento concêntrico oscilatório e setorial e observada como borda em todos os macrocristais de clinopiroxênio, além de compor a matriz e agregados (textura glomeroporfirítica) com macrocristais subédricos de olivina (Fo<88). Estes dois últimos tipos, em desequilíbrio químico com a matriz hospedeira mas com texturas de cogeneticidade ao sistema magmático, são antecristais de um estágio magmático posterior a cristalização dos antecristais e captura dos xenocristais e em menor profundidade. Kaersutita euédrica a subédrica, com textura glomeroporfirítica, esquelética e zonamento concêntrico oscilatório é o cristal predominante nos lamprófiros alcalinos. Este também ocorre como macrocristal anédrico com textura sieve em alguns diques de olivina basalto. Nos anfibólios destaca-se o enriquecimento em Ba, Sr, Y, Nd, Zr e ETRs inversamente proporcional ao MgO. Flogopitas com titânio são observadas principalmente na matriz dos diques máficos alcalinos da Mantiqueira. Porém macrocristais são raros e observados com zonamento concêntrico step e setorial. Nos cristais de flogopita da matriz, ao aumento de vacância no plano octaédrico é proporcional as altas concentrações de Ti, Nb, Zr, Sr, Y e Li, quando comparado ao macrocristais. Os xenocristais de olivina e diopsídio com cromo, encontrados nos diques máficos da série fracamente insaturada em sílica, indicam incorporação de rocha encaixante mantélica e/ou da fonte. Já os magmas máficos fortemente insaturados em sílica se mostraram híbridos, a partir de modelagem com elementos-traço, entre a mistura de líquidos alcalinos máficos e félsicos, responsáveis por cristalizar em estágios precoces, os antecristais de clinopiroxênio nos diques. Um estágio em menor profundidade é indicado pela presença em todos os diques de fenocristais e antecristais de Ti-augita como borda, macrocristal isolado ou com textura glomeroporfirítica, cristal na matriz, sendo, por vezes, associado a olivina e anfibólio. Esta diversidade de macrocristais pode ser explicada pelo modelo complex plumbing system, onde a interconexão entre diferentes magmas, ao longo de distintos estágios com diversas encaixantes, sob profundidades diferentes da litosfera, se mostra eficiente na produção das feições petrográficas e químicas destas rochas por meio dos processos de mistura de magmas e incorporação da rocha encaixante durante a ascensão litosférica desses diques ultrabásicos alcalinos do Cretáceo na região ocidental da serra da Mantiqueira, província alcalina Serra do Mar. / Weakly to strongly silica-undersaturated mafic alkaline dike series occur nearby Santo Antonio do Pinhal (SP) and Campos do Jordão (SP) in a restricted area of the Mantiqueira range, SE Brazil. These are intrusive in the Precambrian crystalline basement (south of the Brasília orogen) and in the Ponte Nova mafic-ultramafic alkaline massif. These alkaline rocks are Cretaceous and are grouped as part of the Serra do Mar alkaline province (PASM). In the majority, the dikes are classified as alkaline basalts and alkaline lamprophyres. They are porphyritic, with the macrocryst population having clinopyroxene and olivine as main phases. Subordinatedly, kaersutite, and occasionally, phlogopite, enstatite, magnetite, spinel and plagioclase were found. These macrocrysts present desequilibrium textures, such as sieve and embayment, combined with complex zoning styles, which indicate a open-system magmatic evolution. The study involves: (1) detailed petrographic analyses by optical microscopy and scanning electron microscopy, (2) quantitative punctual analyses of major and minor elements by electron microprobe and trace element by laser ablation - inductively coupled plasma mass espectrometry (LA-ICP-MS) in different horizons of the main macrocrystic phases, and (3) whole-rock geochemistry by X-ray fluorescence and ICP-MS. These determinations were collected focusing in the determination of the genesis of each zone of zoned crystals. From the obtained compositions, mass balance calculations were done to exclude the macrocryst influence in the bulk compositions of the bodies and to have a compositional estimative of the melts, represented by the fine-grained to aphanitic matrices of these rocks. The crystalline zones of macrocrysts in equilibrium with the calculated melts were defined using the Mg-Fe exchange equilibrium constant between minerals and liquid, KdFe2+-Mg2+ C/L . The equilibrium relationships allowed the designation of genetic meanings to the the crystalline zones, being these classified as xenocrysts, antecrysts and phenocrysts. The first two types (in textural and chemical disequilibrium with the matrices) were captured and/or recycled from an early magmatic environment, allowing to access the former magmatic processes during the evolution of the system. Mantle xenocrysts were only identified in dikes from the weakly silica-undersaturated series. Macrocrysts of zoned olivine with cores having Fo > 90 and embayment texture were found together with zoned clinopyroxene macrocrysts, presenting incolor, anhedral Cr-diopside cores with normal concentric step zoning. These Cr-diopside cores have mg# (Mg/Mg+FeT in molecular proportions) 88-87, high Ni values and low Na2O, Al2O3, TiO2, Zn, Sc, Hf, Y, Zr, Sr and rare earth elements (REEs). These compositions are compatible with the garnet and garnet-spinel peridotite facies. On the same occurrence, cores of macrocrystic pyroxene are classified as enstatite (xenocryst) and present sieve texture, concentric reverse step zoning, and high levels of MnO, Ni, Zr and very low of REEs. Antecrysts, crystals in chemical and textural disequilibrium with the matrices but cogenetic to the magmatic system, were mainly formed by cores of clinopyroxene macrocrysts in strongly silica-undersaturated mafic alkaline dikes. The cores of these ones are classified as diopside (sometimes Cr-bearing of Na-bearing), augite, hedenbergite and aegirine-augite. The diopside is incolor, subhedral, with glomeroporphyritic and sieve textures, setorial and concentric reverse step zonings. They present higher mg# (83-80), Cr2O3, Ni, Sc values, lower Na2O and Zn, and intermediate Zr, Y, Hf and Sr concentrations when compared to the other antecryst. Green cores of augite and aegirine-augite are found in dikes of all series and present embayment and sieve textures and concentric step zoning. These have low mg# (70- 40), Cr2O3, high MnO, Na2O and Zn, but wide ranges of MnO, Na2O, Li, Sc, Hf, Y, Zr, Sr and REEs. Ti-augite, chemically classified as subsilicic Ti-bearing diopside, is euhedral, with concentric oscillatory and setorial zonings and found as rims in all clinopyroxene macrocrysts, as matrix crystals and as agregates (glomeroporphyrithic texture) with subhedral olivine macrocrysts (Fo<88). Some of these two minerals zones are in chemical disequilibrium with the matrix but with textural equilibrium of magmatic system, being classified as antecrysts from a next magmatic stage of antecrystals cristalization and xenocryst incorporation. Other horizons of Ti-augite are phenocrysts, in chemical equilibrium with the host melt. Euhedral to subhedral kaersutite, with glomeroporphyritic and skeletal textures and oscillatory concentric zoning is predominant in alkaline lamprophyres. Anhedral kaesutite crystals with sieve texture occurs as macrocrysts in some olivine basalts dikes. In these amphiboles, the enrichment in Ba, Sr, Y, Nd, Zr and REEs present negative correlation with MgO contents. Ti-bearing phlogopites are found mainly in the matrices of the mafic dikes from the Mantiqueira range. However, macrocrysts are rare and found with anhedral habit and concentric step and setorial zonings. The increase of vacancies in octaedric plane of the matrix crystals phlogopite is proportional with the concentrations of Ti, Nb, Zr, Sr, Y and Li, when compared with the macrocryst compositions. The olivine and Cr-diopside xenocrysts found in the mafic dikes from the weakly sílica-undersaturated series indicate the incorporation of mantle host rocks and/or source rocks. Otherwise, the magmas from the strongly sílica-undersaturated series are considered hybrids, based on the trace-element mixing modelling of alkaline mafic and felsic melts. These compositionally contrasting liquids are the responsible for the crystallization, in the earlier stages, of the different families of clinopyroxene antecrysts. On next stage, at lower depth, is indicated by the presence of phenocrysts and antecrysts of Ti-augite as rims, isolated or aggregate macrocrysts and matrix crystals, sometimes associated with olivine and amphiboles. This macrocryst diversity can be explained by the complex plumbing system model. In this model, the interconection between several magma reservatories along distinct evolution stages, with different host rocks during their ascent under several depths in the lithosphere, is considered a efficient way to explain the petrographic and chemical features found in these rocks. Processes of magma mixing and the incorporation of host rocks during the lithospheric ascent are registere for the ultrabasic alkaline Cretaceous dikes of the Mantiqueira range, Serra do Mar alkaline province.