Las nuevas tecnologías han evolucionado y forman parte de nuestra vida cotidiana. De esta manera, tecnologías prácticamente marginales hace apenas un cuarto de siglo, hoy se consolidan como esenciales. Tales avances han propiciado la aparición de técnicas analíticas que, basándose en instrumentación no convencional, han permitido simplificar, economizar y popularizar sistemas determinativos. El desarrollo de técnicas de fabricación automatizadas y accesibles como lo son las impresoras en tres dimensiones incrementan la cantidad de posibilidades para crear dispositivos o sistemas para determinaciones químicas. La presente tesis consiste en el desarrollo de sistemas analíticos originales basados en detección por imagen y aplicando técnicas de impresión en tres dimensiones, así como también la implementación del papel como sustrato para la generación de dispositivos determinativos. El primer trabajo describe la generación de un dispositivo microfluídico basado en papel con detección simultánea de fluoruros y nitritos, utilizando un teléfono celular inteligente en muestras de aguas de la ciudad de Bahía Blanca y la región. En el segundo trabajo se desarrolló un dispositivo analítico impreso en 3D con detección por imagen para la determinación de sulfatos y quinina en muestras de agua y bebidas gaseosas. El tercer trabajo desarrolla la creación de un espectrofotómetro con detección basada en imagen para el control de diluciones de hipoclorito de sodio realizadas en diferentes muestras de aguas. El cuarto trabajo desarrolla el diseño, la fabricación y la validación de un espectrofotómetro-fluorímetro dual para la determinación de curcumina en muestras de alimentos. A lo largo de esta tesis los métodos utilizados se basaron en la aplicación de los principios de la química verde, sobre todo en la reducción de reactivos químicos utilizados, aplicando métodos simples, rápidos y económicos. / New technologies have evolved and are part of our daily life. In this way, practically marginal technologies just a quarter of a century ago, today are consolidated as essential. Such advances have led to the appearance of analytical techniques that, developed with unconventional instrumentation, have made it possible to simplify, economize, and popularize determinative systems. The development of automated and accessible manufacturing techniques such as three-dimensional printers increase the number of possibilities to create devices or systems for chemical determinations. This thesis consists of the development of original analytical systems based in image detection and applying three-dimensional printing techniques, as well as the implementation of paper as a substrate for the generation of determinative devices. The first work describes the generation of a paper-based microfluidic device with simultaneous detection of fluorides and nitrites, using a smart cell phone in water samples from the city of Bahía Blanca and its region. In the second work is a 3D printed analytical device with image detection for the determination of sulfates and quinine in local water samples and soft drinks. The third work develops the creation of a spectrophotometer with image-based detection to control dilutions of sodium hypochlorite carried out in different water samples. The fourth work develops the design, manufacture and validation of a dual fluorimeter-spectrophotometer for the determination of curcumin in food samples. Throughout this thesis the methods used were based on the application of the principles of green chemistry, especially in the reduction of chemical reagents used, applying simple, fast and cheap methods.

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.

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

Uma metodologia para desenvolvimento de programas paralelos eficientes deve especificar mecanismos capazes de caracterizar o comportamento das aplicações e permitir estudos sobre o desempenho de diferentes modelos de soluções. Nos ambientes distribuídos, em particular, a eficiência da solução também está relacionada a estratégia utilizada na divisão e distribuição do trabalho entre os processos que cooperam na solução do problema. Para abordar estes aspectos, uma metodologia, denominada PEMPIs-Het (Performance Estimation of MPI Programs in Heterogeneous Systems), é especificada e apresentada nesta tese. A metodologia permite a modelagem, avaliação e predição de desempenho de programas paralelos em ambientes homogêneos e heterogêneos. Técnicas de modelagem analítica são utilizadas para representar o comportamento das aplicações no ambiente distribuído. Um modelo gráfico, denominado DP*Graph++, é proposto para ilustrar as principais estruturas do código da aplicação e facilitar análises sobre a complexidade algorítmica do programa. Algumas aplicações são modeladas e a precisão das predições é verificada através de testes experimentais. Os modelos de desempenho permitem uma estimativa pontual para o tempo de execução da aplicação. Entretanto, uma estratégia alternativa, baseada em intervalos de predição, também é discutida e avaliada. Algumas estratégias para balanceamento de carga de aplicações paralelas distribuídas são implementadas e avaliadas. Estasestratégias utilizam informações de um vetor com índices de desempenho (Vector of Relative Performances - VRP), gerados pelos modelos analíticos, para especificar a divisão e distribuição do trabalho. Estes índices caracterizam a capacidade computacional das máquinas. Uma formalização matemática é apresentada para explicar como os índices são determinados. ) Testes experimentais são realizados para verificar a aplicabilidade das estratégias e a eficiência no balanceamento das cargas. / A methodology for developing efficient parallel programs must specify mechanisms capable of characterizing the behavior of applications and allow studies on the performance of different solution models. In distributed environments, in particular, the solution efficiency is also related to strategy adopted in the division and distribution of work among the processes which cooperate in the solution of the problem. To address these issues, a methodology, called PEMPIs-Het (Performance Estimation of MPI Programs in Heterogeneous Systems), is specified and presented in this thesis. The methodology allows performance modeling, evaluation and prediction of parallel programs in homogeneous and heterogeneous environments. Analytical modeling techniques are used to represent the applications behavior in the distributed environment. A graph model, called DP*Graph++, is proposed to illustrate the main structures of the application code and facilitate some analyses about the program algorithmic complexity. Some applications are modeled and the accuracy of predictions is verified by experimental tests. The models allow estimate a punctual performance to the application execution time. Meanwhile, an alternative strategy, based on prediction intervals, is also discussed and evaluated. Some strategies for load balancing of distributed parallel applications are implemented and evaluated. These strategies use information from a vector with performance indexes (Vector of RelativePerformances - VRP), generated by analytical models to specify the division and distribution of work. These indexes characterize the machines computational capacity. A mathematical formalization is presented to explain how the rates are determined. Experimental tests are conducted to verify the applicability and effectiveness of the strategies in load balancing

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.

O objetivo desta pesquisa foi desenvolver, validar e comparar métodos analíticos para separação e quantificação de citrato de colina e acetilmetionina em formulações injetáveis por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) e eletroforese capilar (EC). O método por CLAE, com o qual foi possível quantificar e separar simultaneamente, o citrato de colina e a acetilmetionina, foi realizado empregando-se uma coluna cromatográfica C18, 250 x 4,6 mm, 5µm, Shim-Pack® VP-ODS e fase móvel constituída por tampão fosfato de potássio 25 mM pH 5,7: acetonitrila: metanol (88:10:2 v/v/v). O método por EC foi validado utilizando-se como eletrólito, tampão de tetraborato de sódio 20 mM a pH 9,2 e capilar de sílica fundida de 40,2 cm, sendo 30 cm efetivos, com 75 µm de diâmetro interno. O método por CLAE apresentou um coeficiente de correlação (r) de 0,9996 para o citrato de colina e 0,9998 para a acetilmetionina. No método por EC, o coeficiente de correlação (r) encontrado foi de 0,9996 para a acetilmetionina. Os métodos podem ser considerados eficientes e confiáveis para serem empregados em análises de rotina de controle de qualidade de soluções injetáveis contendo a associação dos dois fármacos selecionados para o estudo. / The objective of this research was to develop, to validate and to compare two analytical methods for separation and quantification of choline citrate and acetylmethionine in injectable formulations by high performance liquid chromatography (HPLC) and capillary electrophoresis (CE). The HPLC method which enables the separation and simultaneous quantitative determination of choline citrate and acetylmethionine was performed using a C18, 250 x 4.6 mm, 5µm-Shim-Pack®VP-ODS column and a mobile phase constituted of buffer 25 mM potassium phosphate, pH 5.7: acetonitrile: methanol (88:10:2 v/v/v). The CE method was validated using a solution of 20 mM sodium tetraborate buffer pH 9.2 as the electrolyte and a fused silica capillary of 40.2 cm, with 30 cm effective, and 75 mm of diameter. The HPLC method showed a correlation coefficient (r) of 0.9996 for choline citrate and 0.9998 for acetylmethionine. For CE method the correlation coefficient (r) was found to be 0.9996 for acetylmethionine. The methods showed to be efficient and reliable methods, and can be used in routine analysis for quality control of injectable solutions containing the association of the two compounds selected to be studied in this research.

Made available in DSpace on 2016-04-25T16:44:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Telma Goncalves Cunha.pdf: 2207931 bytes, checksum: df3ad047c91a7372650d86b8131a00b5 (MD5) Previous issue date: 2014-03-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In many ways that can be used to promote country s development usually appears basic themes such as education and health as priorities in the strategic plan, which would be natural considering models like the pyramid of needs / motivations of Maslow. In Brazil, as developing country, still appears illness in that direction as well as in other sectors of basic infrastructure as shown by a series of indicators. In this context, the primary objective of this research is to search among different social development indicators in Brazil, which would be the most relevant at regional and local level to examine the country. For this purpose statistics analysis were performed by using platform of 2013 Atlas Brazil provided by the United Nations Program for Development (UNDP) which contains information about the 5565 Municipalities and the Federal District. The issues raised were (i) which are the relationships between the indicators within each seven dimensions used in Atlas, in order to reduce the dimensionality of data (ii) which are the most significant to detect differences among the five regions of the country and (iii) at the local level, which of these indicators would be most critical to detect differences between the states, which could be used for planning and monitoring state. Among the results found critical indicators are observed: (1) the relevance of the population is still below the level of extreme poverty, (2) the importance of the high illiteracy rate of adults and (3) the lowest percentage of income earned by 20 % of the poorest as the most important indicators in distinguishing between regions and states of Brazil / Nos diversos caminhos que podem ser utilizados para promover o desenvolvimento do país normalmente aparecem os temas básicos de educação e saúde como prioridades no planejamento estratégico, o que seria natural pensando em modelos como a pirâmide de necessidades/motivações de Maslow. No Brasil, como país em desenvolvimento, ainda aparecem mazelas nessa direção bem como em outros setores de infraestrutura básica conforme mostram uma série de indicadores. Neste contexto, o objetivo primordial da presente pesquisa é procurar dentre os diferentes indicadores sobre desenvolvimento social no Brasil, quais seriam os mais relevantes ao nível regional e local para analisar o país. Para essa finalidade no trabalho foram realizadas analises estatísticas utilizando a plataforma Atlas Brasil 2013, disponibilizada pelo Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD) e contendo informações sobre os 5565 municípios e o Distrito Federal. As questões levantadas foram (i) qual são as relações existentes entre os indicadores dentro de cada uma das setes dimensões utilizadas no Atlas, com o intuito de diminuir a dimensionalidade dos dados (ii) quais são os mais significativos para detectar os diferencias entre as cinco regiões do pais e (iii) ao nível mais local, quais desses indicadores seriam mais críticos para detectar diferencias entre os estados, que poderiam servir para planejamento e monitoramento estadual. Dentre os resultados de indicadores críticos encontrados se observam: (1) a relevância da população que ainda se encontra abaixo do nível de extrema pobreza, (2) a importância da alta taxa de analfabetismo de adultos e (3) o ínfimo porcentual da renda apropriada pelos 20% mais pobres, como os indicadores mais importantes na distinção entre regiões e estados do Brasil

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.

O controle da fertilidade é obtido principalmente pela inibição da ovulação por meio da atividade combinada de dois componentes principais: estrogênio e progestina. Desta forma, novas formulações vêm sendo desenvolvidas com baixa dose de etinilestradiol associado a um novo agente progestógeno, a drospirenona, com o objetivo de garantir equilíbrio entre eficácia, segurança e controle de ciclo menstrual. Este trabalho tem como objetivo desenvolver, validar e comparar métodos analíticos para a identificação e quantificação de etinilestardiol e drospirenona presentes em uma mesma formulação por cromatografia em fase líquida de alta eficiência (CLAE) e a eletroforese capilar (EC). O método por CLAE, foi realizado empregando-se uma coluna LiChoCART® 100RP - C18, (125 x 4 mm) 5 µm, fase móvel constituída por MeCN/H2O 50:50 (v/v) e vazão de 1.0 mL min. Utilizou-se um detector UV 200 nm para drospirenona e um de fluorescência λex = 280 nm e λem = 310 nm, para o etinilestradiol. O método por EC foi validado utilizando-se como eletrólito, tampão de tetraborato de sódio 30 mM, dodecil sulfato de sódio 20 mM e acetonitrila 30% a pH 9,2, capilar de sílica fundida de 31,2 cm sendo 21 cm efetivos, com 75 µm de diâmetro interno. O método por CLAE apresentou um coeficiente de correlação (r2) de 0,9989 para o etinilestradiol e 0,999 para a drospirenona. No método por EC, o coeficiente de correlação (r2) encontrado foi de 0,9988 para o etinilestradiol e 0,998 para a drospirenona. Os métodos podem ser considerados eficientes e confiáveis para serem empregados em análise de rotina para controle de qualidade destes produtos farmacêuticos. / The fertility control is achieved mainly by inhibiting ovulation through the combined activity of two main components: estrogen and progestin. Thus, new formulations have been developed associating appropriately low dose of ethinylestradiol to a new drug, the drospirenone, in order to ensure the balance between efficacy, safety and cycle control. The objective of this research was to develop, to validate and to compare two analytical method for separation and quantification of ethinylestardiol and drospirenone using high performance liquid chromatography and capillary electrophoresis (CE). The HPLC method, was performed using a LiChoCART® 100RP - C18, (125 x 4 mm) 5 µm column, a mobile phase constituted of acetonitrile:water (50:50 v/v) and flow rate of 1.0 mL min. UV detection was made for drospirenone at 200 nm coupled with a fluorescence detector at λex= 280 nm and λem = 310 nm for ethinylestradiol. The CE method was validated using a solution of sodium tetraborate buffer 30 mM, sodium dodecil sulphate 20 mM and acetonitrile 30%, pH 9.2 and a fused silica capillary of 31,2 cm with 21 cm effective and 75 µm of diameter. The HPLC method showed a correlation coefficient (r2) of 0.9989 for ethinylestradiol and 0,999 for drospirenone. For CE method, the correlation coefficient was (r2) 0,9988 for ethinylestradiol and 0,9989 for drospirenone. The methods showed to be efficient and reliable, and can be used in routine analysis for quality control of these pharmaceutical preparations.