A cocaína (COC) é um alcaloide presente nas folhas de espécies do gênero Erytroxylum novagranatense e Erytroxylum coca. Possui grande efeito estimulante sobre o Sistema Nervoso Central (SNC) e por isso é utilizada como droga de abuso. Dentre os principais metabólitos estão a benzoilecgonina (BZE), éster metil anidroecgonina (EMA) e anidroegonina (AEC), sendo que os dois últimos são provenientes de pirólise (consumo do crack através do fumo ou inalação). Ainda, o cocaetileno (CE) é biotransformado após a ingestão conjunta de COC e etanol. O consumo de substâncias psicoativas (SPA), dentre elas a COC e seus derivados, traz diversos prejuízos à saúde dos usuários, principalmente quando se considera a interação causada pelos compostos adulterantes, adicionados à droga para aumentar lucros e mimetizar os efeitos desejados. Ainda, o uso associado ao trânsito, é uma preocupação crescente em toda a sociedade, pois eleva em números consideráveis a chance da ocorrência de acidentes de trânsito. A detecção de SPA pode ser feita em uma variedade de matrizes biológicas, sendo que cada uma possui suas particularidades, incluindo diferentes janelas de detecção. Análises realizadas em fluido oral (FO), urina e sangue são recomendadas por guias nacionais e internacionais para a detecção de SPA e se complementam pois identificam as drogas intactas e seus produtos de biotransformação em diferentes concentrações e períodos de tempo. A correlação de concentração entre essas matrizes não é bem estabelecida, sendo que diversos estudos reportados na literatura trazem resultados controversos. A validação de métodos analíticos ou bioanalíticos é etapa crucial para a realização de análises seguras e que não deixem margem de dúvida na interpretação dos resultados, caracterizando-se como de extrema importância em todas as áreas da toxicologia. Nesse sentido, foram desenvolvidos e validados métodos para a detecção simultânea de COC, BZE, CE, EMA e AEC em FO, urina e plasma, utilizando cromatografia líquida acoplada a detector de massas (CL-EM), além de três métodos para análise de COC e compostos adulterantes em amostras de apreensão, sendo dois deles qualitativos, utilizando cromatografia gasosa acoplada à detector de massas (CG-EM) e cromatografia gasosa portátil acoplada à detector de massas íon trap (CG-EM-IT) e um quantitativo utilizando cromatografia líquida acoplada à detector de massas sequencial (CL-EM/EM). Ainda, um estudo de correlação foi aplicado a fim de avaliar a concentração dos metabólitos entre as matrizes biológicas coletadas simultaneamente. As etapas de preparação das amostras nos métodos bioanalíticos compreenderam precipitação de proteínas com acetonitrila, seguida de filtração para urina e plasma e diluição em tampão seguida de filtração para FO. As curvas de calibração foram lineares entre 4,25 e 544,00 ng/mL para FO, e entre 5,00 e 320,00 ng/mL para urina e plasma. Os limites inferiores de quantificação foram iguais à menor concentração das curvas de calibração. Os limites de precisão e exatidão intra e inter-dias mantiveram-se dentro dos limites de ±20% para o limite de quantificação e ±15% para os demais controles preconizados pelas guias regulatórias. Os métodos desenvolvidos foram aplicados satisfatoriamente em 110, 116 e 113 amostras de FO, urina e plasma, respectivamente, coletadas de usuários de múltiplas drogas. Os resultados mostraram alta prevalência destes analitos nesta população, especialmente COC e BZE, presentes em 75,8 e 75,0% dos casos, respectivamente. Em relação ao método analítico quantitativo, este se mostrou preciso, exato e linear na faixa de 50 – 2000 ng/mL, todos os demais parâmetros se mantiveram dentro dos limites preconizados. Levamisol (LEV), fenacetina (FEN), cafeína (CAF), hidroxizina (HDZ) e benzocaína (BZC) foram os adulterantes mais encontrados dentre as 166 amostras de apreensão analisadas. O método qualitativo por CG-EM foi efetivo para ser utilizado como método de screening para todos os compostos, equanto que o método por CG-EM-IT apresentou restrições de aplicação para alguns compostos. Os capítulos apresentados nesse trabalho abrangem de uma maneira geral a análise de COC e seus derivados em amostras biológicas e material apreendido, assim como trazem uma abordagem em relação aos problemas relacionados ao uso e tráfico de drogas em diferentes cenários. Os métodos desenvolvidos neste trabalho podem ser aplicados, além da área de trânsito e controle de materias apreendidos, em diferentes áreas de conhecimento como laboratórios de toxicologia clínica, forense e no próprio meio científico. / Cocaine (COC) is an alkaloid which is found in the leaves of Erytroxylum novagranaense and Erytroxylum coca. COC has a strong stimulant effect on central nervous system (CNS) and this is the reason for its classification as drug of abuse. Benzoylecgonine (BZE), anhydroecgonine methyl ester (AEME) and anhydroecgonine (AEC) are among its main metabolites. AEME and AEC are pyrolysis products that forms as a result of crack-cocaine consumption through smoking or inhalation. Additionally, cocaethylene (CE) is biotransformed after the ingestion of cocaine and alcohol. The use of psychoactive substances (SP), including cocaine and its derivatives, can cause several issues to the health of its users specially when the interactions caused by cutting agents added to the drugs to increase the profits and mimic the effects are taken into consideration. Furthermore, the use of SP combined with driving is an emerging problem since it increases the chances of traffic accidents. The detection of SP can be done in a variety of biological matrices that each has their own particularities such as different windows of detection. The guidelines recommend analysis in oral fluid (OF), urine, and blood for the detection of SP. These three matrices complement each other because it is possible to identify drugs and the products of biotransformation in varying concentrations and periods of time. The coefficient of correlation between those three matrices is not very well established since many studies report conflicting results. The validation of analytical or bioanalytical methods is an important step to ensure accurate results and it is considered essential in every area of toxicology. Therefore, methods for the detection of COC, BZE, AEME, AEC and CE in OF, urine and plasma were developed and validated using liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS). Likewise, three methods (two qualitative and one quantitative) for the detection of COC and known cutting agents in seized drugs were developed using gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS), portable gas chromatography toroidal ion trap mass spectrometry (GC-TMS), and liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). A correlation study was done to evaluate the drug concentrations in the three matrices collected simultaneously. OF was diluted in buffer while urine and plasma were precipitated using acetonitrile. Calibration curve ranges were prepared at 4.25 – 544 ng/mL for oral fluid, and 5 – 320 ng/mL for urine and plasma. The lowest concentration of the calibration curves were designated as the lower limit of quantification. The calculated precision and accuracy values were within the limits stipulated by the guidelines (±20% for the limit of quantification and ±15% for the rest of the quality controls). The methods were fully validated and proved to be suitable for analysis of 110, 116, and 113 samples of OF, urine, and plasma, respectively, that were collected from drug users. The results showed high prevalence of SP drugs in this population. Particularly of note, COC and BZE were found in 75.8 and 75.0% of the cases, respectively. The analytical quantitative method proved to be precise, accurate, and linear in the range of 50 – 2000 ng/mL; all the other parameters were within the limits stipulated. Levamisole (LEV), phenacetin (PHN), caffeine (CAF), hydroxyzine (HYDZ), and benzocaine (BZC) were the adulterants most prevalent in the 166 samples analyzed. The analytical qualitative method by GC-MS was shown to be effective as screening method for all the compounds, while the analytical method by GC-TMS was limited due to its incompatibility with certain target compounds. The chapters presented in this work comprise the analysis of cocaine and its derivatives in biological matrices and seized material, as well as an approach relating to the analysis of samples from impaired driving and similar scenarios. The methods developed in this work can be further applied to other areas of science and research including clinical toxicology, general laboratories and forensic laboratories.

Neste trabalho, são discutidas algumas propriedades básicas sobre a convergência de métodos de passo múltiplo lineares aplicados à solução numérica de problemas de condições iniciais para uma ampla classe de funções f de interesse nas aplicações. Além disso, também são discutidos vários aspectos básicos da teoria de equações algébrico-diferenciais lineares onde A(t),B(t) são matrizes nxn suficientemente diferenciáveis, com A(t) singular (i.e., não inversível) em todo o intervalo de interesse. / In this work, we discuss some of the basic results about the convergence of linear multistep methods as applied to the solution of the initial value problem for a large class of functions f including practically ali cases of interest in applications. Moreover, we also discuss some basic theoretical results regarding linear systems of differential algebraic equations where A(t), B(t) are sufficiently smooth n x n matrices, with A(t) singular (i.e., noninvertible) for every value of t concerned.

Neste trabalho é desenvolvido um novo método para a análise de flúor em água, na região de concentrações de décimos de ppm, baseado na técnica PIGE (Particle-Induced Gamma-ray Emission). Mostra-se que a determinação de concentrações dessa ordem de grandeza pela técnica PIGE exige o uso de um método de pré-concentração. Algumas tentativas de pré-concentração do flúor por meio de sua adsorção em sólidos em pó (carvão ativado, sílica e óxido de zircônio, entre outros) são descritas. A não-uniformidade da distribuição de flúor observada nestes materiais, após a adsorção, constituiu um problema crítico para a análise PIGE, que inviabilizou a extração de informações quantitativas a respeito das concentrações. Assim, o método utilizado para pré-concentrar o flúor nas amostras de água foi a redução de volume por evaporação. As amostras pré-concentradas foram irradiadas por um feixe de prótons de 4 MeV, em ar. Para testar a validade da metodologia de análise desenvolvida, cinco amostras de água fuoretada da cidade de São Paulo foram coletadas para a realização de um exame intercomparativo com outros cinco laboratórios. A análise nestes laboratórios foi realizada por meio das técnicas do eletrodo íon-seletivo e de cromatografia iônica. Os resultados da intercomparação demonstram claramente que a metodologia proposta neste trabalho é adequada para a análise de água fluoretada. Não foram observados indícios de erros sistemáticos e a precisão final nos valores de concentração foi de 5 a 10%. Algumas perspectivas de tornar a análise mais precisa são apontadas e discutidas. / This work presents a new method for the analysis of fluorine in water, at the tenth of ppm concentration level, based on the PIGE (Particle-Induced Gamma-ray Emission) technique. It is shown that determination of concentrations of this order of magnitude by PIGE requires the use of a preconcentration method. Some attempts of preconcentration of fluorine by adsorption in powdered solids (activated carbon, silica and zirconium oxide, among others) are described. The non-uniformity of the fluorine distribution in these materials, after adsorption, was a critical problem for the PIGE analysis, hinding the extraction of quantitative information about fluorine concentrations. This, volume reduction by evaporation was used to preconcentrate fluorine in water. The preconcentrated samples were irradiated by a 4 MeV proton beam, in air. In order to test the validity of the analytical method developed in this work, five samples of fluoridated water of the city of São Paulo were collected for an intercomparative exam with ve other laboratories. Analysis in these laboratories was performed by the ion-selective electrode and ion cromatography techniques. The intercomparison results show with confidence that the methodology proposed in this work is adequate for the analysis of fluoridated water. No significant systematic errors were observed and the precision was at the 5-10% level. Possibilities for the improvement of precision are pointed and discussed.

Os enrijecedores à flexão ou bending stiffeners contemplados neste trabalho são componentes estruturais auxiliares utilizados em linhas flexíveis em suas conexões com unidades flutuantes em sistemas de produção de petróleo offshore. A configuração destes acessórios deve conferir à instalação uma variação gradual da rigidez à flexão próximo ao ponto de fixação da linha flexível à unidade flutuante, diminuindo sua curvatura e suavizando o campo de tensões, evitando assim que a linha ultrapasse a curvatura máxima estabelecida em projeto. Na análise estrutural destes acessórios, diversas simplificações geométricas são consideradas e, em geral, os modelos propostos partem de uma geometria cônica simples. Na prática, entretanto, é comum a existência de unidades que envolvem até quatro diferentes seções. Este trabalho apresenta uma análise estrutural estática destes componentes complexos por meio de um modelo linear elástico, analiticamente formulado, que resulta em uma equação diferencial não-linear de segunda ordem com coeficientes variáveis. O problema matemático de valor de contorno é então solucionado numericamente com um código desenvolvido em Matlab®, usando uma função interna baseada no método de colocação em oposição ao método de tiros, freqüentemente usado em trabalhos anteriores. Finalmente, soluções previamente obtidas por outros autores com modelos analítico-numéricos e com elementos finitos são utilizadas para validar as soluções aqui obtidas, seguidas de uma análise paramétrica da geometria complexa de novos enrijecedores à flexão, além de breve discussão sobre análise dimensional e questões normativas relacionadas ao projeto destes acessórios. / The bending stiffeners discussed in this work are ancillary structural components installed on flexible lines at their connections with floating units in offshore oil production systems. The configuration of these accessories must provide the installation with a gradual variation of the bending stiffness near the lines attaching point, smoothing the curvature and the stress field of the compliant structure therein fixed, thus avoiding exceeding its designed structural bending limit. In the structural analysis of these accessories, several geometric simplifications are considered and, in general, the proposed models start from a simple conic geometry. In practice, however, bending stiffeners geometries are not so simple. Indeed, units consisting of four different sections are common. This work presents a parametric static structural analysis of these complex components by means of an analytically formulated linear elastic model, which results in a second order non-linear differential equation with variable coefficients. The ensuing mathematical boundary value problem is then solved numerically with a code developed in Matlab®, using an internal function based on the collocation method as opposed to the shooting method, frequently used in previous works. Finally, solutions obtained previously by other authors, with analytical-numerical and finite element models, are used to validate the solutions obtained herein, followed by a parametric analysis of the complex geometry of new bending stiffeners, besides brief related dimensional analysis and normative discussions.

Observa-se, atualmente, um aumento no interesse por alimentos funcionais e isto tem levado pesquisadores a investigar o potencial antioxidante de diversas frutas e de diversos compostos fenólicos presentes nos alimentos. As pesquisas a cerca da atividade antioxidante de pêssegos e nectarinas são escassas quando comparada às frutas vermelhas, apesar de aqueles frutos conterem importantes compostos fenólicos, como o ácido clorogênico, que apresenta efeitos potencialmente benéficos à saúde derivados de sua ação antioxidante. Entretanto, dados a respeito do seu conteúdo em frutas, vegetais, alimentos processados e sua distribuição em diferentes tecidos de plantas são escassos. O potencial antioxidante reativo total (TRAP) é um dos métodos mais utilizados para estimar a capacidade antioxidante de amostras in vitro. Entretanto, este método apresenta limitações quando a amostra não apresenta a fase lag (ou tempo de indução) necessária para obter o valor do TRAP pelo método original. Esse comportamento é obtido em algumas amostras e em substâncias isoladas, mas não em muitos extratos, os quais possuem diversas substâncias antioxidantes. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho foi otimizar e validar o método TRAP original e propor outro método de avaliação utilizando a Área Sob a Curva (AUC) e empregar essa ferramenta para avaliar o potencial antioxidante de extratos de pêssego (cascas e polpas) de três cultivares e do ácido clorogênico na mesma concentração encontrada no extrato. Para desenvolver esse trabalho, o primeiro passo foi otimizar e validar o método TRAP alternativo utilizando 2,2'-azo-bis (2- amidinopropano) (AAPH) como fonte de radical livre e um cintilador líquido para monitorar a quimiluminescência amplificada pelo luminol após a adição da amostra antioxidante. O método cromatográfico para quantificar o ácido clorogênico foi realizado usando uma coluna C-18 e sistema gradiente de eluição com acetonitrila-água-ácido trifluoracético. A detecção foi realizada por ultravioleta a 327 nm e a identificação do pico foi baseada no tempo de retenção, por coinjeções com a substância de referência e por LC-MS-MS. A principal condição estabelecida para o método TRAP foi a necessidade de estabilização do sistema (7000 segundos) antes da adição do antioxidante a ser testado. Todos os parâmetros da validação mostraram resultados satisfatórios: especificidade, linearidade (r > 0,99), precisão (intra e inter-dia – desvio padrão relativo menos que 5%), robustez e os limites de detecção (LOD) e quantificação (LOQ) foram baixos e similares para ambos os métodos de avaliação. O método cromatográfico para quantificar o ácido clorogênico apresentou boa linearidade (r > 0,99), repetibilidade (RSD < 2%) e recuperação (96,3%, RSD = 1,96%) e foi robusto para pequenas variações nos parâmetros testados (RSD < 2%). Os resultados obtidos usando a AUC mostraram que os extratos de cascas e polpas das cultivares Maciel, Leonense e Eldorado apresentaram atividade de seqüestro de radicais livres em todas as concentrações testadas, com uma ação concentraçãodependente. A inibição imediata da quimiluminescência e a duração desta inibição foram significativamente maiores no extrato em relação ao composto majoritário (ácido clorogênico) isolado e isto pode ser devido a um efeito sinérgico ou aditivo de outros antioxidantes presentes no extrato. O IC50 para o extrato de pêssego e ácido clorogênico foi 1,19 μg/mL e 8,43 μg/mL, respectivamente, quando o TRAP foi avaliado e um IC50 de 0,41 μg/mL e 1,89 μg/mL foi obtido quando o TAR (Reatividade Antioxidante Total) foi avaliado com o extrato de pêssego e com o ácido clorogênico, respectivamente. O ácido clorogênico apresentou uma importante contribuição ao potencial e à reatividade antioxidantes, mas os extratos do fruto contribuem com uma ação antioxidante mais duradoura. A principal vantagem da utilização da AUC para avaliar a atividade antioxidante é a maior precisão desse método e seu uso em amostras que não apresentam fase lag, como os extratos de pêssego, os quais apresentaram importante atividade antioxidante e, portanto, podem proporcionar vantagens à saúde de consumidores que ingerem essa fruta. / Increasing recent interest in nutraceuticals and functional foods has led researchers to investigate the antioxidant potential of several fruits and of several phenolic compounds. The researches about antioxidant activity of peaches and nectarines are scarce when compared to red fruits despite of they contain important phenolic compounds as chlorogenic acid, which present potential beneficial effect in humans derived from its antioxidant activity. However, data on its content in fruits, vegetables, foods processing, and its distribution in different tissues of plants is scarce. The total reactivity antioxidant potencial (TRAP) method is one of the methods most employed to estimate the antioxidant capacity of samples in vitro. However, this method can presents limitations when the sample does not present a lag phase (or induction time) which is necessary to get TRAP value by original method. This behavior is got in some samples and to isolated substances, but not in many extracts which have several antioxidants. In this context, the aim of this work was to optimize and validate the original TRAP method, and to propose another evaluation method utilizing the area under curve (AUC) and to use this tool to evaluate antioxidant potential and reactivity from peach extracts (peels and fleshes) from three cultivars and from chlorogenic acid in the same concentration founded in extract. To developed this work, the first step was to optimized and to validated the alternative method to get TRAP value using 2,2'-azo-bis (2-amidinopropane) (AAPH) as the free radical source and a liquid scintillator counter to monitored the luminol-enhanced chemiluminescence after addition of the antioxidant sample. The chromatographic method to quantifiy chlorogenic acid was performed using a C-18 column with acetonitrile-watertrifluoracetic acid gradient elution. The detection was carried out by UV at 327 nm and the peak identification was based on the retention times, by cochromatography with reference substances and by LC-MS-MS. The main condition established to TRAP method was the need for the stabilization of the system, at 7000 s, before the addition of the antioxidant to be tested. All validations parameters showed satisfactory results: specificity, linearity (r >0.99), precision (intra- and interassay - relative standard deviation were both less than 5 %), robustness, and the limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) were low and similar to both evaluation methods. The chromatographic method to quantify chlorogenic acid presented good linearity (> 0.99), good repeatability (RSD < 2 %) and accuracy (96.3%, RSD = 1.96% ) and was robust to small variations in parameters tested (RSD < 2 %). The results obtained using AUC showed that the extracts of peels and fleshes of Maciel, Leonense and Eldorado peach cultivars present free radical scavenging activity in all concentrations tested, with a concentration-dependent action. The immediate inhibition of chemiluminescence and the duration of this inhibition were significantly higher in the extracts than in the major compound (chlorogenic acid) alone and it can be due to a synergistic or additive effect of other antioxidants present in the extracts. The IC50 for peach extract and chlorogenic acid were 1.19 μg/mL and 8.43 μg/mL, respectively, when TRAP was evaluated and an IC50 of 0.41 μg/mL and 1.89 μg/mL was found when TAR was evaluated in peach extract and chlorogenic acid, respectively. Chlorogenic acid presented a good contribution to antioxidant reactivity and potential, but the fruit extracts provide better antioxidant action. The main advantage of utilization of AUC to evaluate antioxidant activity is the higher precision of this method and its use in samples that do not present lag phase, as peach extracts which presented important antioxidant activity and therefore, it may provide health-promoting advantages to consumers by intake of this fruit.

Peumus boldus Molina (Monimiaceae) é uma árvore comum e abundante no Chile, e suas folhas são amplamente empregadas pela medicina tradicional para o tratamento de uma variedade de afecções do sistema digestivo e hepatobiliar. Seus principais constituintes químicos são alcalóides do tipo aporfínicos, sendo a boldina seu maior e mais característico representante, cujas propriedades antioxidantes são extensivamente relatadas na literatura, servindo desta forma como marcador químico para a espécie. Com o objetivo de contribuir com parâmetros de controle de qualidade, um estudo botânico macro e microscópico das folhas e do pó da espécie foi realizado. Características morfológicas, identificadas pela análise macroscópica, como pilosidade, tipologia dos tricomas, proeminência ao redor da base dos tricomas e aparência do bordo, e características microscópicas como estômatos anomocíticos, folha hipoestomática e ocorrência de cristais de oxalato de cálcio denotam valor taxonômico. Parâmetros farmacopéicos como cinzas totais e perda por dessecação foram determinados, e um método de quantificação da boldina foi desenvolvido e validado utilizando a CLAE. O limite mínimo de boldina observado na análise de 10 amostras adquiridas foi de aproximadamente 0,016%. A fim de avaliarse o comportamento de seus constituintes químicos frente a variações de temperatura e umidade, realizou-se estudo de estabilidade acelerada (40ºC ± 2ºC / 75% ± 5% U.R.). A degradação máxima de boldina foi observada após 90 dias em câmara climática chegando a aproximadamente 52%. A reação de degradação sugerida foi de segunda ordem, e o tempo de vida útil e meia-vida calculados foram de aproximadamente 18 dias e 165 dias, respectivamente. Por fim, realizou-se a quantificação de alguns metais pesados nas folhas da espécie, que decresceram na ordem de Fe> Mn> Cu> Ni, sendo que Pb, Cr e Co tiveram níveis abaixo do limite de detecção de 5 μg/g. / Peumus boldus Molina (Monimiaceae) is an abundant and widespread tree native from Chile, and the leaves are widely used in folk medicine for the treatment of digestive and hepatobiliary disorders. Its leaves are rich in several aporphine-like alkaloids such as boldine, the most characteristic one and used as a marker constituent for species. This compound has potent antioxidant properties described in literature. In order to contribute with quality control parameters, macro and microscopical analisys of the leaves and powder were carried out. Morphological characteristics of the macroscopical analysis like pilosity, trichomes type, trichome basis proeminency and border appearance; and microscopical characteristcs like anomocitic stomata, hipostomatic leave and the presence of calcium oxalate crystals denote taxonomic value. The following Pharmacopoeia parameters were also determined: total ash and loss on drying, and a method for boldine quantification were developed and validated using HPLC. The minimum limit of boldine observed in the analysis of 10 samples obtained had been of approximately 0,016%. In order to evaluate the behavior of its chemical constituents under temperature and moisture variations, a study of accelerated stability (40ºC ± 2ºC / 75% ± 5% R.U.) was carried out. The maximum boldine degradation was observed after 90 days of treatment, reaching approximately 52%, and the kinetic degradation of second order was suggered, By this mean, the shelf life expectancy was determined to be 18 days and the half-life was 165 days. Finally, the quantification of heavy metals in the leaves of the specie was performed, and found in the descending order Fe> Mn> Cu> Ni; Pb, Cr and Co had their quantification levels lower than the detection limit of 5 μg/g.

Neste trabalho, são discutidas algumas propriedades básicas sobre a convergência de métodos de passo múltiplo lineares aplicados à solução numérica de problemas de condições iniciais para uma ampla classe de funções f de interesse nas aplicações. Além disso, também são discutidos vários aspectos básicos da teoria de equações algébrico-diferenciais lineares onde A(t),B(t) são matrizes nxn suficientemente diferenciáveis, com A(t) singular (i.e., não inversível) em todo o intervalo de interesse. / In this work, we discuss some of the basic results about the convergence of linear multistep methods as applied to the solution of the initial value problem for a large class of functions f including practically ali cases of interest in applications. Moreover, we also discuss some basic theoretical results regarding linear systems of differential algebraic equations where A(t), B(t) are sufficiently smooth n x n matrices, with A(t) singular (i.e., noninvertible) for every value of t concerned.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-07-11T12:45:47Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) AVALIAÇÃO DA DISPONIBILIDADE DE VIDEO SURVEILLANCE AS A SERVICE (VSAAS) - CarlosMagno_vFinal_.pdf: 9082644 bytes, checksum: c59974ef3892ac2c00ead6db128cf7f6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T12:45:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) AVALIAÇÃO DA DISPONIBILIDADE DE VIDEO SURVEILLANCE AS A SERVICE (VSAAS) - CarlosMagno_vFinal_.pdf: 9082644 bytes, checksum: c59974ef3892ac2c00ead6db128cf7f6 (MD5) Previous issue date: 2015-09-04 / CNPq / Nos últimos anos, sistemas de Video Surveillance as a Service (VSaaS) apresentam um aumento significativo na demanda por técnicas de segurança que elevem os níveis de confiabilidade do serviço. Em paralelo, o paradigma de Computação em Nuvem tornou-se uma importante ferramenta para serviços remotos da computação. O VSaaS entrega armazenamento de grande quantidade de dados. Em 2012, 50% do armazenamento em big data que necessitou serem analisados foram de vídeo de vigilância. Em geral, os vídeos têm um alto significado para seus proprietários, não permitindo longos períodos de interrupção. Com o objetivo de evitar baixos desempenhos e ampliar a qualidade dos serviços de vídeo são necessários mecanismos para garantir alta disponibilidade em VSaaS. Entretanto, esta tarefa é difícil sem gerar impacto no custo. O presente trabalho propõe dois sistemas de VSaaS que foram submetidos a análise de disponibilidade, por meio de modelos analíticos (RBD, CTMC e SPN). O primeiro sistema, denominado doméstico, foi caracterizado pelos elementos essenciais para uma estrutura básica do VSaaS para ser utilizado em casas e pequenos comércios. Estes sistemas geraram três arquiteturas que foram modeladas para a obtenção de fórmulas fechadas, elas são importantes para realização de análises. O modelo da arquitetura 1 foi validado e as outras arquiteturas variaram dessas. A arquitetura 3 teve a maior disponibilidade entre as outras arquiteturas, por possuir a quantidade maior de componentes replicados. O downtime (em horas) desta arquitetura comparada com a sem replicações foi em 36,89%. Por ela ter a maior disponibilidade, foi realizada uma análise de sensibilidade que mostrou o componente “Node” como o de maior impacto. No segundo sistema, foi apresentado um VSaaS de uma empresa, chamado empresarial, gerando 18 (dezoito) arquiteturas, uma delas comparada a arquitetura A1 (sem redundância), obteve uma redução significativa do downtime de 30% com um pequeno aumento no custo na ordem de 7%. Caso um determinado serviço exija um downtime menor, outra análise apontou uma arquitetura com redução de 80% ao aumentar 30% do custo. Diante desse panorama foram propostas e analisadas arquiteturas que podem auxiliar administradores a tomar importantes decisões na implementação de VSaaS. / In the last few years, Video Surveillance as a Service VSaaS has shown the significant increase in demand for security mechanisms to ensure reliability higher levels. In parallel, the Cloud Computing paradigm has become an important tool for remote computing services. VSaaS, for example, allows for storage large amounts of data. In 2012, 50% of big data storage were surveillance video and in general, videos have a high significance for their owners, not allowing long periods interruption. To avoid video services with low performance and increase the quality, mechanisms to ensure high availability in VSaaS are required. However, this task is difficult without generating a major impact on cost, so this paper proposes two VSaaS systems who underwent an availability analysis, using analytical models (RBD, CTMC, and SPN). The first system, entitled domestic, was characterized by essential elements of a basic structure VSaaS, for use in homes and small businesses. This system generated three architectures that were modeled to obtain closed formulas; they are important to performing analyzes. The model architecture one was validated, and other architectures vary these. The architecture three had the highest availability of the other architectures, by owning the largest number of replicated components. The downtime (in hours) this architecture compared to a without replication was 36.89%. For having the highest availability, a sensitivity analysis showed the "Node"component as the most relevant. In the second system, was showed a VSaaS in a company and has generated eighteen architectures. One of them compared to a baseline, we obtained a significant reduction in downtime (30%) and a small increase in cost (on the order of 7%). In case, of the service requires less downtime, another analysis pointed an architecture with a reduction 80% of downtime and increased 30% in the cost. We propose and analyze architectures that can help administrators make important decisions in the VSaaS implementation.

Considerando a grande importância do seqüestro de carbono (C) nos solos florestais, observa-se pequena quantidade de projetos de MDL que incluem esse compartimento como agente da mitigação do aquecimento global. Isso ocorre pelo fato da quantificação dos estoques de C do solo representar maiores desafios se comparada aos demais componentes dos ecossistemas florestais. Sabendo-se das dificuldades econômicas e ambientais envolvidas na adoção desse tipo projeto e da importância das florestas na mitigação da mudança do clima, o objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho de metodologias para a obtenção do estoque de C do solo em duas áreas de reflorestamento e suas respectivas linhas de base (usos do solo anteriores aos plantios, i.e. pastagens e vegetações nativa), como base para diminuir a relação custo-benefício de projetos de MDL. Para alcançar o objetivo principal, a presente pesquisa foi composta das seguintes etapas: (i) estudo da variabilidade espacial do C do solo em uma área de reflorestamento com espécies nativas, estabelecida em Cotriguaçú/MT (Área I) e em uma cronossequência de plantio de eucalipto, localizada em Avaré/SP (Área II); (ii) determinação do tamanho da parcela e do nº ideal de amostras a partir da dependência espacial do C nos reflorestamentos; (iii) estimativa dos teores de C e densidades do solo (Ds) pela Espectroscopia de Reflectância no Infravermelho Próximo (NIRS) e Médio (MIRS), visando a redução dos custos analíticos sem prejuízo da qualidade dos resultados; e (iv) cálculo dos estoques de C do solo nas áreas e estimativa do balanço de carbono do projeto de MDL conduzido na Área II, utilizando a ferramenta EX-ACT (Ex-Ante Carbon Balance Tool). Os resultados obtidos confirmaram a existência de importante variabilidade espacial do C do solo nas áreas e dependência espacial forte em todos os sistemas de manejo estudados. A análise do número ideal de amostras de solo indicou que a coleta de cinco pontos por parcela é tão precisa quanto uma amostragem com mais pontos. O tamanho ideal das parcelas variou de 361-841 m2 nos plantios da Área I e de 900-3721 m2 nos plantios da Área II. O desempenho dos métodos NIRS e MIRS na estimativa do teor de C dos solos foi bastante satisfatório, principalmente quando os modelos testados foram calibrados com quantidades entre 5-10% do conjunto de dados total. Os resultados da estimativa da Ds foram um pouco inferiores aos do C. Os estoques de C do solo obtidos na Área I foram superiores aos da Área II. Considerando apenas o solo, é possível afirmar que o potencial de geração de créditos de C é maior no reflorestamento com espécies nativas sob solo argiloso do que no reflorestamento com eucalipto em solo arenoso. O balanço de C do projeto conduzido na Área I indicou o seqüestro de quase três milhões de toneladas de CO2eq em 40 anos. Espera-se que este estudo contribua para o aumento da inclusão do solo em projetos de MDL, uma vez comprovada a possibilidade de redução dos custos associados à obtenção e determinação dos estoques de C nesse compartimento / Considering the great importance of carbon sequestration (C) in forest soils, there are few CDM projects that include this compartment as an agent of global warming mitigation. This occurs because the quantification of soil C stocks represents a bigger challenge when compared to other components of forest ecosystems. Considering the economic difficulties and environmental issues involved in adopting this type of project and the importance of forests in mitigating climate change, the objective of this study was to evaluate the performance of methods for obtaining soil C stocks in two forestry areas and their respective baselines (land use prior to planting, i.e. pastures and native vegetation) as a basis for reducing the cost-benefit ratio of CDM projects. To achieve the main objective, this research was composed of the following steps: (i) estimating the spatial variability of soil C in an area reforested with native species, established in Cotriguaçú, MT (Area I) and a Eucalyptus chronosequence, located in Avaré, SP (Area II), (ii) determining the optimal amount of soil samples and the plot size from the soil C spatial dependence range in the reforestation areas, (iii) estimating soil C content and bulk density (BD) by Near and Mid Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS and MIRS, respectively) to reduce analytical costs without affecting the quality of the results, and (iv) calculating soil C stocks in both areas and estimating the carbon balance of a CDM Project conducted in Area II, using EX-ACT (\"Ex-Ante Carbon Balance Tool\"). The results confirmed the existence of significant soil C spatial variability in both areas and a strong spatial dependence at all plots. The analysis of the optimal number of soil samples indicated that the sampling procedure with five points per plot is as accurate as intensive sampling. The optimum size of plots ranged from 361-841 m2 at Area I plantations and from 900-3721 m2 at Area II. The performance of MIRS and NIRS to estimate the soil carbon content was very satisfactory, especially when the models were calibrated with amounts between 5-10% of the total data set. The estimations of BD were slightly less precise than those of soil C content. The soil C stocks obtained at Area I were higher than Area II. Considering only the soil compartment, it is clear that the potential for C credit generation in a reforestation with native species on a clayey soil is higher than in a reforestation with eucalyptus on a sandy soil. The C balance of the CDM project conducted in Area I is expected to sequester almost three million tones of CO2 eq in 40 years. We hope this study contributes to the increased inclusion of soil in CDM projects, by confirming the feasibility of reducing the costs associated with both sampling and analytical procedures

O trabalho descrito nesta tese mostra a aplicação de um sistema de detecção condutométrica sem contato acoplado capacitivamente (C4D) para monitorar interações biomoleculares em microssistemas analíticos. Inicialmente, o desempenho analítico de microssistemas fabricados em vidro, poli(dimetilsiloxano) (PDMS) e poliéster-toner (PT) foi avaliado de modo a escolher o melhor material (em termos de facilidades de fabricação, custo e repetibilidade) para os ensaios biomoleculares. Dentre os materiais estudados, os dispositivos fabricados em PT mostraram-se mais adequados para testes rápidos, onde a repetibilidade analítica não é o parâmetro mais importante. Os dispositivos fabricados em PDMS e selados contra uma placa de vidro apresentaram os melhores resultados em termos de repetibilidade e o desempenho analítico foi similar aos dispositivos de vidro. Dessa maneira, os dispositivos fabricados em PDMS/vidro foram escolhidos para a demonstração dos objetivos da tese. Por outro lado, os dispositivos fabricados em PT foram explorados para estudar a configuração geométrica do sistema de C4D. A instrumentação para monitoramento dos ensaios de ligação foi composta basicamente de dois sistemas de C4D, um software escrito em LabVIEW e um sistema de bombeamento das soluções. De modo a encontrar a configuração ideal da cela de detecção, geometrias contendo três, quatro e cinco eletrodos foram avaliadas em dispositivos de PT. A configuração ótima foi composta de três eletrodos, espaçados simetricamente. Nesta geometria, um eletrodo é utilizado para aplicar o sinal senoidal de excitação e os outros dois são utilizados para capturar o sinal resultante. As dimensões dos eletrodos (largura e espaçamento entre eles) foram otimizados usando ferramentas quimométricas. O complexo avidina-biotina foi utilizado como modelo de ligação para mostrar a aplicabilidade do sistema proposto. Para os microssistemas biomoleculares, os eletrodos (com geometria otimizada) foram fabricados sobre a superfície de uma placa de vidro por fotolitografia, sputtering e lift-off. Os eletrodos de detecção foram isolados com uma camada de óxido de silício com espessura de 50 nm, depositada pelo processo de deposição química em fase de vapor assistida por plasma. A camada de SiO2 foi modificada quimicamente com solução de 3-amino-propil-trietóxi-silano em etanol. Para imobilização covalente de biotina, uma alíquota de 10 ?L de fotobiotina dissolvida em água (0,1 mg/mL) foi adicionada à superfície e exposta a radiação ultravioleta (365 nm, 10 mW/cm2) durante 15 min. A detecção foi realizada aplicando um sinal senoidal, a partir de um gerador de funções, ao eletrodo de excitação registrando o sinal resultante nos dois eletrodos receptores. Para minimizar a captura de ruído elétrico, os experimentos foram realizados em uma gaiola de Faraday. O controle e a aquisição de dados foi feito mediante um software escrito em LabVIEW monitorando os sensorgramas de condutividade em tempo real. Os canais microfluídicos foram fabricados em PDMS por litografia suave e selados irrevesivelmente contra a placa de vidro contendo os eletrodos isolados e modificados quimicamente. As soluções (tampão e amostra) foram manuseadas com auxílio de uma bomba peristáltica ou duas bombas seringas. Soluções contendo tampão e avidina foram introduzidas nos microcanais e as mudanças de conductividade foram monitoradas em função do tempo. As soluções contendo avidina permaneceram em contato com a superfície modificada até o sinal de condutividade atingir um patamar de equilíbrio. Depois disso, solução tampão foi introduzida no microcanal para remover os analitos adsorvidos à superfície. Duas válvulas solenóides foram utilizadas para permitir um controle automático da distribuição das soluções nos microcanais. O limite de detecção obtido para a interação entre avidina e biotina foi de 75 nmol L-1. / The study reported in this thesis shows the application of a capacitively coupled contactless conductivity detection (C4D) for monitoring biomolecular interactions on analytical microsystems. Initially, the analytical performance of the microsystems fabricated in glass, poly(dimethylsiloxane) (PDMS) and polyester-toner (PT) was investigated in order to choose the best material (in terms of fabrication facilities, costs and repeatability) for the biomolecular assays. Among all substrate materials studied, devices fabricated in PT showed suitability for quick experiments, in which the analytical repeatability is not the most important parameter. The devices fabricated in PDMS and sealed against a glass plate presented the best results in terms of repeatability and the analytical performance was similar to that one of glass devices. For this reason, PDMS/glass devices were chosen for showing the goals of this thesis. On the other hand, PT devices were employed to study the geometrical design of the C4D system. The instrumentation for monitoring binding assays was basically composed of two C4D systems, a software written in LabVIEW and a solution pumping system. In order to find the suitable detection cell configuration for this dual-C4D system, designs containing three, four and five electrodes were evaluated on PT devices. The optimal design was composed of three electrodes symmetrically spaced. In this configuration, one electrode is used for applying an excitation sinusoidal wave and the other two for picking up the resulting signal. The dimensions of the electrodes (width and gap) were optimized by chemometric tools. The avidin-biotin complex was used as a binding model for showing the feasibility of the proposed system. For the biomolecular microsystems, electrodes were fabricated on glass surface using photolithographic, sputtering and lift-off processes. Detection electrodes were insulated with a 50-nm silicon oxide layer deposited by plasmaenhanced chemical vapor deposition. The SiO2 layer was functionalized by immersing the cleaned surface in a 3-aminopropyltriethoxy-silane solution in ethanol for 3 h. For biotinylation of the amino-silane layer, 10 ?L of photobiotin dissolved in deionized water (0.1 mg/mL) was dropped on the modified glass surface and exposed to a 365 nm UV radiation at intensity of 10 mW/cm2 for 15 min. Detection was carried out by passing a sinusoidal excitation signal from the function signal generator to the first electrode and picking up the resulting signal at the two receiver electrodes. To reduce electrical noise pickup, all measurements were carried out in a Faraday cage. The data acquisition was obtained in a software written in LabVIEW and the conductivity sensorgrams were recorded in real-time. The microfluidic network was fabricated in PDMS by soft lithography and irreversibly sealed against the electrodes plate. Solutions were handled into microfluidic channels using a peristaltic pump or two syringe pumps. Buffer and avidin-containing solution was injected into the microchannels and conductivity changes were monitored over time. Avidin solutions were allowed to remain in contact with the surface until a stable conductivity had reached equilibrium. Avidin-free buffer solutions were then injected to rinse off non-specifically bound analytes. Two solenoid valves were used to allow an automatic dispensing of the sample/buffer solution into microchannels. The limit of detection found for avidin-biotin system was 75 nmol L-1.