La réactivité chimique du bois traité thermiquement a été étudié vis à vis de différents réactifs tels que des anhydrides d’acides et des isocyanates. Les résultats obtenus indiquent une forte diminution de la réactivité du bois traité thermiquement comparativement au bois non traité. Cette baisse de réactivité s’explique par une dégradation importante des hémicelluloses lors du traitement thermique conduisant à une diminution de la quantité de groupements hydroxyle libres susceptibles de réagir avec les réactifs utilisés. Suite à cette étude, nous nous sommes intéressés à l’utilisation de la spectroscopie XPS pour suivre l’évolution de la composition chimique du bois au cours du traitement thermique. Utilisée dans le cas d’éprouvettes de hêtre traitées thermiquement ou non, cette technique a permis de mettre en évidence une forte diminution du rapport O/C traduisant la formation de produits de carbonisation à l’intérieur du bois. Appliquée à des résineux comme le pin ou l’épicéa, la spectroscopie XPS n’a pas permis d’obtenir des résultats exploitables du fait de problèmes liés à la migration des extractibles lipophiles à la surface des échantillons durant l’analyse. La formation de produits de carbonisation résultant de la dégradation des polysaccharides a par la suite été confirmée par analyses chimiques et par RMN du solide. L’évolution du taux de carbonisation du bois a finalement été évalué par analyse élémentaire en fonction de différentes conditions de traitement. L’étude de la composition centésimale du bois met en évidence une forte corrélation entre l’évolution des pourcentages de carbone et d’oxygène et la perte de masse causée par les réactions de thermodégradation lors du traitement. / The chemical reactivity of heat treated wood was studied using various reagents such as acid anhydrides and isocyanates. The results indicate an important decrease of the reactivity of heat treated wood compared to untreated one. This decrease of reactivity is explained by an important degradation of hemicelluloses during the heat treatment leading to a reduction in the quantity of free hydroxyl groups able to react with the reagents used. Evolution of the chemical composition of wood during the heat treatment was then investigated using XPS spectroscopy. This method indicated an important decrease of O/C ratio of heat treated beech wood attributed to the formation of carbonization products inside the wood structure. Applied to softwood species, like the pine or the spruce, XPS spectroscopy do not allow to obtain useable results because of the migration of lipophilic extractives on the surface of the samples during the analysis. The formation of carbonization products resulting from the degradation of polysaccharides was confirmed by chemical analyses and CP/MAS 13C NMR. Formation of carbonization products was finally investigated by micro-analysis on samples subjected to different heat treatment conditions. Centesimal composition of wood highlight a strong correlation between the evolution of the carbon and oxygen percentages and the loss of mass caused by the reactions of thermodegradation during the treatment.

A microscopia de fluorescência é uma das técnicas mais poderosas disponíveis atualmente, uma vez que proporciona uma combinação excepcional de alta sensibilidade na detecção, alta especificidade, além de ser consideravelmente não invasiva. Avanços recentes permitiram a detecção em resolução de subdifração, o que eleva sua potencialidade de investigação de um maior número de sistemas e, consequentemente, de avanço científico. O estudo de novas sondas fluorescentes é de fundamental importância para a aplicação em métodos avançados de microscopia óptica. Na primeira vertente da pesquisa, Capítulo 2, foi realizado o estudo fotofísico de uma série de compostos bisarilados derivados do anidrido maleico e de maleimidas sintetizados pela reação de Heck-Matsuda. Visando o aprimoramento do design dessas moléculas, foi realizada a ciclização fotoquímica de tais compostos, resultando em moléculas com anéis condensados, nomeados como derivados de fenantreno, as quais proporcionaram maior estabilidade fotoquímica. A dinâmica do estado excitado remete ao efeito push-pull, em que há um deslocamento de carga notável, mas não completo. Para os compostos com a substituição 4-hidroxifenil foi observado um processo de deslocamento de carga combinado com uma transferência de próton no estado excitado assistida por solvente. Ademais, o estudo dos compostos derivados de fenantreno em microscopia confocal demonstrou que as propriedades locais do solvente afetam a dinâmica de relaxação de fluorescência em diferentes meios condensados e que os mesmos são passíveis de serem aplicados a técnicas avançadas de microscopia de fluorescência. A segunda vertente desta tese, Capítulo 3, explora um sistema biológico em nível de uma única molécula. Especificamente, este capítulo concerne à investigação de uma metodologia ótima para a marcação fluorescente de DNA em sequência específica, através de microscopia de fluorescência com super-resolução. As reações foram conduzidas utilizando uma metodologia de marcação de duas etapas, de acordo com o princípio mTAG. Na primeira etapa, grupamentos contendo alquino terminal, azida ou amina primária são transferidos do cofator análogo ao S-adenosil-L-metionina para o DNA através de uma enzima metiltransferase. Foi utilizada a enzima M.TaqI, a qual tem como alvo a sequência 5\'- TGCA -3\' para modificação. Na segunda etapa é realizado o acoplamento do fluoróforo aos sítios funcionais do plasmídeo (pUC19) através de reações químicas bioortogonais, tais como reação click catalisada por cobre (CuAAC), reação click na ausência de cobre (SPAAC) e acoplamento do grupo amina primária com NHS-éster. Também foi desenvolvida uma metodologia direta de uma etapa, na qual o fluoróforo é diretamente transferido do cofator análogo para o DNA em uma única etapa reacional. Para acompanhar o desempenho das reações foi desenvolvido um ensaio single-molecule para a contagem do número de moléculas de corante ligadas a plasmídeos individuais. A topologia dos plasmídeos após a marcação foi investigada por imagens de AFM em alta resolução. A combinação de ambas as análises demonstrou que a reação SPAAC assim como a reação direta de uma etapa promoveram uma marcação fluorescente quase completa e a técnica de AFM confirmou que o acoplamento de fluoróforos não induziu danos à estrutura dos plasmídeos, os quais preservaram sua morfologia nativa, superenrolada. Além disso, os plasmídeos marcados foram aplicados com sucesso a procedimentos de transfecção em células de mamíferos, indicando que o DNA reteve sua capacidade de codificar informação genética, mesmo na presença de fluoróforos ligados. / Fluorescence microscopy is one of the most powerful techniques currently available, since it provides the unique combination of a high sensitivity in detection, a high specificity, and a considerable non-invasiveness. Recent developments have allowed the detection at a sub-diffraction resolution, which elevates its potentiality to investigate several systems and hence to go further in science. The study of new fluorescent probes is crucial for the application in advanced methods in optical microscopy. In the first extent of this research, Chapter 2, a photophysical study of maleic anhydride and maleimide derivatives, synthesized by the Heck-Matsuda reaction, was performed. Aiming at the improvement of the design of these molecules, a photochemical cyclization was carried out, resulting in molecules with condensed rings, termed as phenanthrene derivatives, which promoted more photochemical stability. The excited state dynamics rely on the push-pull effect, in which a notable, but not complete, charge shift takes place. For the compounds with a 4-hydroxyl substituent, a charge shift combined with an excited state solvent-assisted proton transfer was observed. Additionally, the confocal microscopy study of the phenanthrene derivatives showed that the local properties of the solvent modulate the fluorescence relaxation dynamics in condensed media and hence such dyes can be potential candidates for use in advanced fluorescence microscopy techniques. The second extent of this thesis, Chapter 3, explores a biological system at the single-molecule level. Specifically, this chapter concerns to an investigation of an optimal sequence-specific DNA fluorescent labelling, using super-resolution fluorescence microscopy. The reactions were performed using a two-step methodology, according to the mTAG approach. In the first step, moieties containing a terminal alkyne, azide, or primary amine group are transferred from an S-adenosyl-L-methionine analogue cofactor to the DNA by a methyltransferase enzyme. Herein, the enzyme M.TaqI was used, which targets the 5\'- TCGA -3\' sequence for modification. In the second step, a fluorophore is coupled to the functional sites of the plasmid (pUC19) using bio orthogonal reactions, such as the click reaction catalysed by copper (CuAAC), the copper-free click reaction (SPAAC), and the amino-to-NHS-ester coupling reaction. A direct one-step approach in which the fluorophore is directly transferred to the DNA from the analogue cofactor in a single reaction step, was also developed. A single-molecule assay was developed for counting the number of fluorophores associated with the individual plasmids. The topology of the plasmids after labelling was also investigated by high-resolution AFM imaging. Combining both analysis, the SPAAC as well as the direct one-step reactions were found to promote near-complete labelling and the AFM showed that the fluorophore coupling did not damage the structure of the plasmids and that their native, supercoiled, morphology was preserved. Moreover, labelled plasmids were successfully applied for transfection into mammalian cells, implying that the DNA retained its ability to encode genetic information, even while carrying bound fluorophores.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao - arquivos para publicar.pdf: 1279347 bytes, checksum: a251737807cada580c8a5af0b1c88bff (MD5) Previous issue date: 2010-03-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work the ultra high molecular weight polyethylene grafting with maleic anhydride by ball milling process was studied. UHMWPE with molecular weight of 8x106 g.mol-1, maleic anhydride and benzoyl peroxide were used. The ball milling process was performed in Attritor and Spex mills. The milling time, peroxide concentration and, in case of Attritor mill, the rotation, were the variables studied. We used two distinct levels for each variable and all possible combinations were studied with the use of statistical analysis for better interpretation of the results. The residual maleic anhydride was extracted from the samples by soxhlet extractor with acetone as a solvent. FTIR, SEM, XRD and bulk density measurements were performed for characterization. FTIR results revealed that the UHMWPE graft with maleic anhydride occurred for the processing in both mills. In case of the Attritor mill, the milling time and the rotation were the most influent variables in UHMWPE grafting. The peroxide concentration also affected the process, but with less intensity. For the Spex mill processing, the milling time was the most influent variable in grafting process, with the peroxide concentration again affecting less the process. The ball milling modified the polymer particles morphology, transforming from sphere to flake like. This transformation occurred in different levels, being correlated with milling time and rotation in case of Attritor mill. According to the change in the shape of the polymer particles, the bulk density was also affected by the same variables. The polymer crystalline structure was studied by XRD, where the influence on the variables was determined for the formation of monoclinic and orthorhombic phases. It was found that for the Attritor mill, the milling process induces the formation of a monoclinic phase, but it proved independent of the variables involved in the ball milling process. To the Spex mill processing, no change was detected in the concentration of the monoclinic phase, probably due to the warming occurred in the process that promotes the monoclinic-orthorhombic inversion around 70 º C. The ball milling also affected the thermal properties of the polymer, such as temperature and enthalpy of melting and crystallization. In this case, any variable proved influential in differentiating these thermal properties of milled samples in different conditions. The only significant difference was observed between the thermal properties of the milled samples for the no milled sample. / No presente trabalho foi estudada a funcionalização do polietileno de ultra alta massa molar com anidrido maleico através do processo de moagem de alta energia. Utilizou-se o PEUAMM de massa molar de 8 milhões de gramas por mol, anidrido maleico e peróxido de benzoíla. As moagens foram realizadas nos moinhos Attritor e Spex e as variáveis envolvidas no processo foram o tempo de moagem, a concentração de peróxido e, no caso do moinho Attritor, a rotação. Foram utilizados dois níveis distintos para cada variável e todas as combinações possíveis foram estudadas, com a utilização de análise estatística para a melhor interpretação dos resultados. O anidrido maleico não reagido foi extraído das amostras moídas por meio de extrator soxhlet com o emprego de acetona. As caracterizações foram efetuadas através de FTIR, DSC, MEV, DRX e medidas de densidade aparente. Os resultados de FTIR das amostras revelaram que a funcionalização do PEUAMM com anidrido maleico ocorreu para o processamento em ambos os moinhos. No caso do moinho Attritor, o tempo de moagem e a rotação foram as variáveis mais influentes na funcionalização do PEUAMM. A concentração de peróxido também se mostrou influente no processo, mas de forma menos intensa. Para o processamento no moinho Spex, o tempo de moagem foi a variável mais influente no processo de funcionalização, com a concentração de peróxido novamente influenciando de maneira menos intensa. A moagem modificou a morfologia das partículas do polímero, transformando-as de aproximadamente esféricas para “flakes”. Esta transformação ocorreu em diferentes níveis, relacionados com o tempo de moagem e com a rotação do moinho no caso do Attritor. De acordo com a modificação no formato das partículas do polímero, a densidade aparente também foi afetada pelas mesmas variáveis. A estrutura cristalina do polímero foi estudada através dos dados de DRX, onde foi verificada a influência das variáveis na formação das fases monoclínica e ortorrômbica do polímero. Obteve-se que para o moinho Attritor o processo de moagem induziu a formação de fase monoclínica, mas sua quantidade se mostrou independente das variáveis envolvidas no processo de moagem. Para o processamento via Spex nenhuma mudança foi detectada na concentração da fase monoclínica, provavelmente devido ao aquecimento ocorrido no processo e que promove a reversão monoclínica-ortorrômbica por volta de 70ºC. A moagem também afetou propriedades térmicas do polímero, como temperaturas e entalpias de fusão e cristalização. Neste caso, nenhuma variável se mostrou influente para diferenciar tais propriedades térmicas das amostras moídas nas diferentes condições. A diferença significativa observada foi apenas entre propriedades térmicas de amostras moídas em relação à amostra não moída.

Polypropylene (PP) and ethylene-co-octene copolymer (EOC) blends were prepared at various component ratios and reinforced with silica nanoparticles (SiO2). Strategies to improve filler dispersion involved the grafting of a silane coupling agent on the PP matrix, the addition of a maleated PP (PP-g-MA) as a compatibilizer and the use of hydrophobic silica nanoparticles. These approaches resulted in a fine dispersion of the nanoparticles within the PP phase and induced a reduction of the size of the EOC domains, due to a barrier effect. Tensile and flexural properties were significantly increased, whereas ductility and impact properties were not affected. These enhancements are attributed to the favourable microstructure of the blends, featuring a segregated microstructure, and to the improved interfacial adhesion between the functionalized polymer matrix and the surface of the nanoparticles. The microstructure and rheology of model melt compounded EOC-based nanocomposites were investigated. Functionalization of the polyolefin matrix was accomplished through silane grafting, or addition of a maleated EOC (EOC-g-MA) compatibilizer. Various grades of unmodified SiO2 having different specific surface areas (SSA), as well as a surface-modified grade were added to the EOC matrix at various loadings. The formation of covalent and hydrogen bonds between the silanol groups and the functionalized polymer generated strong polymer/filler (P/F) interactions, resulting in improved filler dispersion. Bound polymer characterization revealed that in the compatibilized materials, the amount of polymer physically attached to the nanoparticles was higher than in the non-compatibilized samples. In the absence of a compatibilizer, larger SiO2 aggregates formed upon increasing SSA because of increased probability of hydrogen bonding between the particles. The increased propensity for aggregation was revealed by time sweeps as well as by the increased strain sensitivity in stress sweeps. On the contrary, the compatibilized composites exhibited a stable response and a higher critical strain for the onset of non-linearity, indicative of stronger adhesion between the fillers and the matrix. Superposition of oscillatory and creep/recovery experiments revealed that the viscoelastic properties in the terminal region were influenced substantially by the state of dispersion of the nanoparticles. In the absence of a compatibilizer, substantial enhancements in the linear viscoelastic (LVE) functions were noted and an increasing SSA resulted in more significant deviations from terminal flow. On the contrary, the SSA of the particles had no effect on the viscoelastic and mechanical properties of the compatibilized composites. / Thesis (Ph.D, Chemical Engineering) -- Queen's University, 2011-04-18 15:17:52.471

Copolímeros à base de estireno e anidrido maleico (SMA) são materiais sintéticos comercialmente disponíveis, obtidos pela reação dos dois monômeros citados em diferentes proporções, resultando em materiais versáteis, e disponíveis em diferentes graus de massas e porcentagens molares de anidrido maleico. São considerados polímeros funcionais devido à reatividade do grupamento anidrido maleico presente na cadeia polimérica. Por este motivo, esses materiais possuem vasta gama de aplicações, e elevada importância em diversas áreas, principalmente por terem baixa toxicidade, boa resistência térmica e boa estabilidade dimensional. Dessa forma, para melhor aplicação desses copolímeros, é muito importante o conhecimento dos parâmetros relativos ao seu comportamento em solução. A viscosimetria, em especial, é um método simples, útil e apropriado para fornecer essas informações. Os parâmetros viscosimétricos podem ser matematicamente calculados por extrapolação gráfica, entretanto a geração dos dados experimentais é mais demorada. Em contrapartida, é possível que a determinação experimental seja feita de forma mais rápida, por um único ponto, procedimento esse que desperta tanto o interesse acadêmico quanto o industrial. Neste trabalho, foram empregados os dois métodos de cálculo, utilizando solventes puros, misturas de solventes e três amostras de copolímeros à base de SMA. As determinações foram conduzidas a 40C. Os copolímeros utilizados possuiam teores de anidrido maleico de 50%, 45% e 40%, sendo os dois últimos esterificados com butil-metil-éster e sec-butil-metil-éster, respectivamente. Os solventes utilizados foram: N-metil-pirrolidona (NMP), tetrahidrofurano (THF) e suas respectivas misturas 1:1 com metil-etil-cetona (MEK), ou seja, (NMP:MEK) e THF:MEK, sendo a MEK um não solvente para o copolímero não esterificado. As equações utilizadas para extrapolação gráfica foram as de Huggins, Kraemer e Schulz-Blaschke. As equações empregadas em um único ponto foram as de Solomon-Ciuta, Deb-Chanterjee e novamente Schulz-Blaschke. Os resultados obtidos foram comparados e avaliou-se a possibilidade da utilização do método mais rápido, por um único ponto, para os sistemas estudados através dos desvios percentuais tendo como padrão os resultados da equação de Huggins. A equação de Deb-Chanterjee foi a mais adequada aos sistemas em NMP, que foi também o melhor solvente para as amostras. Os resultados obtidos na mistura NMP:MEK sugeriram que a viscosimetria pode ter sido um método sensível às pequenas diferenças estruturais entre os grupos pendentes nas amostras esterificadas. Paralelamente, realizou-se análises de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e ensaios dinâmico-mecânicos (DMA) para a caracterização estrutural e térmica das amostras. Somente os resultados obtidos a partir de DMA indicaram diferenças entre as amostras esterificadas / Styrene maleic anhydride copolymers (SMA) are synthetic materials commercially available, obtained by the reaction of styrene with maleic anhydride, resulting in very versatile products obtained in a wide range of molar masses and maleic anhydride proportions. The copolymers are considered to be functional due to maleic anhydride reactivity, that provides a very large range of applications, and major importance in different areas, mainly for the low toxicity, good thermal resistance and excellent dimensional stability. Thus, for improving the application of these materials, it is necessary and important to understand the behavior of the copolymers in solution. Therefore, viscosimetry can be a simple, helpful and suitable method to provide these informations. The viscosimetric parameters are generally mathematically calculated by graphic extrapolation. However, the experiments take too long. Indeed, it is possible to reduce the time of the execution by employing a single point determination. In this work, both calculation methods were performed, using pure solvents and mixtures and three different copolymers samples, based on SMA. The tests were carried out at 40oC. The copolymers contained 50%, 45% and 40% of maleic anhydride groups and the last two copolymers were esterified with butyl-methyl ester and sec-butyl-methyl ester. N-methyl-pyrrolidone (NMP), tetrahydrofuran (THF), and their mixtures (1:1) with methyl-ethyl-cetone (MEK) were employed as solvents. The latter was a non-solvent for the esterified copolymers. The equations applied for graphic extrapolation were Huggins, Kraemer and Schulz-Blaschke. The equations employed for a single point determination were Solomon-Ciuta, Deb-Chanterjee and again Schulz-Blaschke. The single point determination method values were compared with those obtained from Huggins equation, and the possibility of using the faster method was evaluated by analyzing percentage deviation. Deb-Chanterjee equation was the most adequate to the copolymers in NMP, which was the best solvent for the samples. The results obtained in NMP:MEK mixture suggested that viscosimetry could be a sensitive method to the small structural variations between the pendant groups in the esterified samples. The copolymers were structurally characterized by infrared spectroscopy (FTIR), and thermally by thermogravimetric analysis (TGA) and dynamic-mecanical analysis (DMA). The results obtained from those techniques did not show significant differences between the esterified copolymers, except for DMA

A microscopia de fluorescência é uma das técnicas mais poderosas disponíveis atualmente, uma vez que proporciona uma combinação excepcional de alta sensibilidade na detecção, alta especificidade, além de ser consideravelmente não invasiva. Avanços recentes permitiram a detecção em resolução de subdifração, o que eleva sua potencialidade de investigação de um maior número de sistemas e, consequentemente, de avanço científico. O estudo de novas sondas fluorescentes é de fundamental importância para a aplicação em métodos avançados de microscopia óptica. Na primeira vertente da pesquisa, Capítulo 2, foi realizado o estudo fotofísico de uma série de compostos bisarilados derivados do anidrido maleico e de maleimidas sintetizados pela reação de Heck-Matsuda. Visando o aprimoramento do design dessas moléculas, foi realizada a ciclização fotoquímica de tais compostos, resultando em moléculas com anéis condensados, nomeados como derivados de fenantreno, as quais proporcionaram maior estabilidade fotoquímica. A dinâmica do estado excitado remete ao efeito push-pull, em que há um deslocamento de carga notável, mas não completo. Para os compostos com a substituição 4-hidroxifenil foi observado um processo de deslocamento de carga combinado com uma transferência de próton no estado excitado assistida por solvente. Ademais, o estudo dos compostos derivados de fenantreno em microscopia confocal demonstrou que as propriedades locais do solvente afetam a dinâmica de relaxação de fluorescência em diferentes meios condensados e que os mesmos são passíveis de serem aplicados a técnicas avançadas de microscopia de fluorescência. A segunda vertente desta tese, Capítulo 3, explora um sistema biológico em nível de uma única molécula. Especificamente, este capítulo concerne à investigação de uma metodologia ótima para a marcação fluorescente de DNA em sequência específica, através de microscopia de fluorescência com super-resolução. As reações foram conduzidas utilizando uma metodologia de marcação de duas etapas, de acordo com o princípio mTAG. Na primeira etapa, grupamentos contendo alquino terminal, azida ou amina primária são transferidos do cofator análogo ao S-adenosil-L-metionina para o DNA através de uma enzima metiltransferase. Foi utilizada a enzima M.TaqI, a qual tem como alvo a sequência 5\'- TGCA -3\' para modificação. Na segunda etapa é realizado o acoplamento do fluoróforo aos sítios funcionais do plasmídeo (pUC19) através de reações químicas bioortogonais, tais como reação click catalisada por cobre (CuAAC), reação click na ausência de cobre (SPAAC) e acoplamento do grupo amina primária com NHS-éster. Também foi desenvolvida uma metodologia direta de uma etapa, na qual o fluoróforo é diretamente transferido do cofator análogo para o DNA em uma única etapa reacional. Para acompanhar o desempenho das reações foi desenvolvido um ensaio single-molecule para a contagem do número de moléculas de corante ligadas a plasmídeos individuais. A topologia dos plasmídeos após a marcação foi investigada por imagens de AFM em alta resolução. A combinação de ambas as análises demonstrou que a reação SPAAC assim como a reação direta de uma etapa promoveram uma marcação fluorescente quase completa e a técnica de AFM confirmou que o acoplamento de fluoróforos não induziu danos à estrutura dos plasmídeos, os quais preservaram sua morfologia nativa, superenrolada. Além disso, os plasmídeos marcados foram aplicados com sucesso a procedimentos de transfecção em células de mamíferos, indicando que o DNA reteve sua capacidade de codificar informação genética, mesmo na presença de fluoróforos ligados. / Fluorescence microscopy is one of the most powerful techniques currently available, since it provides the unique combination of a high sensitivity in detection, a high specificity, and a considerable non-invasiveness. Recent developments have allowed the detection at a sub-diffraction resolution, which elevates its potentiality to investigate several systems and hence to go further in science. The study of new fluorescent probes is crucial for the application in advanced methods in optical microscopy. In the first extent of this research, Chapter 2, a photophysical study of maleic anhydride and maleimide derivatives, synthesized by the Heck-Matsuda reaction, was performed. Aiming at the improvement of the design of these molecules, a photochemical cyclization was carried out, resulting in molecules with condensed rings, termed as phenanthrene derivatives, which promoted more photochemical stability. The excited state dynamics rely on the push-pull effect, in which a notable, but not complete, charge shift takes place. For the compounds with a 4-hydroxyl substituent, a charge shift combined with an excited state solvent-assisted proton transfer was observed. Additionally, the confocal microscopy study of the phenanthrene derivatives showed that the local properties of the solvent modulate the fluorescence relaxation dynamics in condensed media and hence such dyes can be potential candidates for use in advanced fluorescence microscopy techniques. The second extent of this thesis, Chapter 3, explores a biological system at the single-molecule level. Specifically, this chapter concerns to an investigation of an optimal sequence-specific DNA fluorescent labelling, using super-resolution fluorescence microscopy. The reactions were performed using a two-step methodology, according to the mTAG approach. In the first step, moieties containing a terminal alkyne, azide, or primary amine group are transferred from an S-adenosyl-L-methionine analogue cofactor to the DNA by a methyltransferase enzyme. Herein, the enzyme M.TaqI was used, which targets the 5\'- TCGA -3\' sequence for modification. In the second step, a fluorophore is coupled to the functional sites of the plasmid (pUC19) using bio orthogonal reactions, such as the click reaction catalysed by copper (CuAAC), the copper-free click reaction (SPAAC), and the amino-to-NHS-ester coupling reaction. A direct one-step approach in which the fluorophore is directly transferred to the DNA from the analogue cofactor in a single reaction step, was also developed. A single-molecule assay was developed for counting the number of fluorophores associated with the individual plasmids. The topology of the plasmids after labelling was also investigated by high-resolution AFM imaging. Combining both analysis, the SPAAC as well as the direct one-step reactions were found to promote near-complete labelling and the AFM showed that the fluorophore coupling did not damage the structure of the plasmids and that their native, supercoiled, morphology was preserved. Moreover, labelled plasmids were successfully applied for transfection into mammalian cells, implying that the DNA retained its ability to encode genetic information, even while carrying bound fluorophores.

Copolímeros à base de estireno e anidrido maleico (SMA) são materiais sintéticos comercialmente disponíveis, obtidos pela reação dos dois monômeros citados em diferentes proporções, resultando em materiais versáteis, e disponíveis em diferentes graus de massas e porcentagens molares de anidrido maleico. São considerados polímeros funcionais devido à reatividade do grupamento anidrido maleico presente na cadeia polimérica. Por este motivo, esses materiais possuem vasta gama de aplicações, e elevada importância em diversas áreas, principalmente por terem baixa toxicidade, boa resistência térmica e boa estabilidade dimensional. Dessa forma, para melhor aplicação desses copolímeros, é muito importante o conhecimento dos parâmetros relativos ao seu comportamento em solução. A viscosimetria, em especial, é um método simples, útil e apropriado para fornecer essas informações. Os parâmetros viscosimétricos podem ser matematicamente calculados por extrapolação gráfica, entretanto a geração dos dados experimentais é mais demorada. Em contrapartida, é possível que a determinação experimental seja feita de forma mais rápida, por um único ponto, procedimento esse que desperta tanto o interesse acadêmico quanto o industrial. Neste trabalho, foram empregados os dois métodos de cálculo, utilizando solventes puros, misturas de solventes e três amostras de copolímeros à base de SMA. As determinações foram conduzidas a 40C. Os copolímeros utilizados possuiam teores de anidrido maleico de 50%, 45% e 40%, sendo os dois últimos esterificados com butil-metil-éster e sec-butil-metil-éster, respectivamente. Os solventes utilizados foram: N-metil-pirrolidona (NMP), tetrahidrofurano (THF) e suas respectivas misturas 1:1 com metil-etil-cetona (MEK), ou seja, (NMP:MEK) e THF:MEK, sendo a MEK um não solvente para o copolímero não esterificado. As equações utilizadas para extrapolação gráfica foram as de Huggins, Kraemer e Schulz-Blaschke. As equações empregadas em um único ponto foram as de Solomon-Ciuta, Deb-Chanterjee e novamente Schulz-Blaschke. Os resultados obtidos foram comparados e avaliou-se a possibilidade da utilização do método mais rápido, por um único ponto, para os sistemas estudados através dos desvios percentuais tendo como padrão os resultados da equação de Huggins. A equação de Deb-Chanterjee foi a mais adequada aos sistemas em NMP, que foi também o melhor solvente para as amostras. Os resultados obtidos na mistura NMP:MEK sugeriram que a viscosimetria pode ter sido um método sensível às pequenas diferenças estruturais entre os grupos pendentes nas amostras esterificadas. Paralelamente, realizou-se análises de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e ensaios dinâmico-mecânicos (DMA) para a caracterização estrutural e térmica das amostras. Somente os resultados obtidos a partir de DMA indicaram diferenças entre as amostras esterificadas / Styrene maleic anhydride copolymers (SMA) are synthetic materials commercially available, obtained by the reaction of styrene with maleic anhydride, resulting in very versatile products obtained in a wide range of molar masses and maleic anhydride proportions. The copolymers are considered to be functional due to maleic anhydride reactivity, that provides a very large range of applications, and major importance in different areas, mainly for the low toxicity, good thermal resistance and excellent dimensional stability. Thus, for improving the application of these materials, it is necessary and important to understand the behavior of the copolymers in solution. Therefore, viscosimetry can be a simple, helpful and suitable method to provide these informations. The viscosimetric parameters are generally mathematically calculated by graphic extrapolation. However, the experiments take too long. Indeed, it is possible to reduce the time of the execution by employing a single point determination. In this work, both calculation methods were performed, using pure solvents and mixtures and three different copolymers samples, based on SMA. The tests were carried out at 40oC. The copolymers contained 50%, 45% and 40% of maleic anhydride groups and the last two copolymers were esterified with butyl-methyl ester and sec-butyl-methyl ester. N-methyl-pyrrolidone (NMP), tetrahydrofuran (THF), and their mixtures (1:1) with methyl-ethyl-cetone (MEK) were employed as solvents. The latter was a non-solvent for the esterified copolymers. The equations applied for graphic extrapolation were Huggins, Kraemer and Schulz-Blaschke. The equations employed for a single point determination were Solomon-Ciuta, Deb-Chanterjee and again Schulz-Blaschke. The single point determination method values were compared with those obtained from Huggins equation, and the possibility of using the faster method was evaluated by analyzing percentage deviation. Deb-Chanterjee equation was the most adequate to the copolymers in NMP, which was the best solvent for the samples. The results obtained in NMP:MEK mixture suggested that viscosimetry could be a sensitive method to the small structural variations between the pendant groups in the esterified samples. The copolymers were structurally characterized by infrared spectroscopy (FTIR), and thermally by thermogravimetric analysis (TGA) and dynamic-mecanical analysis (DMA). The results obtained from those techniques did not show significant differences between the esterified copolymers, except for DMA

The most main wall insulations of rotating electrical high voltage machines consists of several layers of wound mica tape impregnated with epoxy resins. Methylhexahydrophthalic anhydride and Hexahydrophthalic anhydride are the state-of-the-art curing agents in epoxy insulations and are therefore essential components of the insulation system. Both anhydrides were proposed to the candidate list of Substances of Very High Concern and are therefore part of the European REACH authorization process. The prohibition or restricted use of both anhydrides in Europe in the future is possible and puts high pressure on the European manufacturers of electrical devices. Possible substitutes are available, but have to be qualified e.g. with respect to their dielectric properties. Hence, this paper compares several insulating resin systems with and without anhydride curing agents regarding their dielectric loss behavior. The results reveal that the curing agent has a measurable effect on the dielectric losses. Furthermore, the investigated anhydride-free insulation systems are a viable substitute at least with regard to their dielectric losses.

Diploma thesis deals with preparation and characterization of block copolymer PP/PE grafted with itaconic anhydride in melt. Experimental part deals with free radical iniciated grafting of polar monomers onto polyolefins and with potencial applications of grafted polyolefins. Samples of PP/PE grafted with itaconic anhydride were prepared under various conditions in the experimental part. 2,5-dimethyl-2,5bis(tert-buthylperoxy)hexane (Luperox 101) was used as radical iniciator. Grafting was performed in Brabender mixer under conditions: temperature 190-230°C, concentration of monomer 0,25-1 weight percent, concentration of iniciator 0,025 – 2 weight percent, screw speed 30 rpm. The influence of certain parameteres: iniciator concentration, monomer concentration and temperature upon conversion of monomer, value of MFI and homopolymerization of monomer extent was of interest. Presence of anhydride bonded to the polymer backbone was confirmed by FTIR spectroscopy. Concentration of grafted anhydride and conversion of monomer was determined by acid-base titration and confirmed by FTIR spectroscopy.

Teoretická část předložené dizertační práce popisuje princip radikálového roubování a faktory ovlivňující reakční průběh. Radikálové roubování poly(mléčné kyseliny) (PLA) reaktivní modifikací je vhodnou technikou přípravy biodegradabilních polymerních materiálů s rozličnými vlastnostmi. Současný stav problematiky modifikace poly(mléčné kyseliny) radikálovým roubováním v tavenině je obsahem literární rešerše včetně možných aplikací. Experimentální část se zabývá modifikací PLA anhydridem kyseliny itakonové (IAH) radikálovým roubováním v tavenině. Reakce byla iniciována 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexanem (L101). V první části je průběh radikálového roubování pozorován “in situ” pomocí diferenciální kompenzační kalorimetrie (DSC) a termogravimetrické analýzy (TGA). Exotermní pík na DSC záznamu odpovídá průběhu radikálové reakce, na jehož základě lze definovat aktivační energii reakce. Průběh TGA křivky “in situ” radikálové reakce umožňil detekovat vedlejší produkty vznikající v průběhu radikálové modifikace. Ve druhé části byla PLA funkcionalizována reakcí v diskontinuálním laboratorním mixéru za reakčních podmínek navržených dle poločasu rozpadu zvoleného iniciátoru a zpracovatelských podmínek PLA. Reakční teplota 190 °C byla stanovena výpočtem z Arrheniovy rovnice pro reakční čas 6 min. Uvedené reakční parametry byly zvoleny s ohledem na kinetiku rozkladu L101 a potlačení degradace PLA. Infračervená spektroskopie (FTIR) potvrdila navázání IAH na PLA řetězec na základě výskytu –CH2 vibrací s absorpčními pásy při vlnočtu 2860 a 2920 cm-1. Vzrůstající intensita absorpčního pásu 1750 cm-1 potvrdila přítomnost minoritních C=O vibrací anhydridového kruhu překrytých dominantními C=O vibracemi PLA řetězce. Nukleární magnetická rezonance (1H-NMR) nepotvrdila roubování oligomerního IAH na PLA. Koncentrace reaktantů ve zvoleném rozsahu (0.5–10 hm % IAH, 0.1–2 hm % L101) byla použita pro posouzení jejího vlivu na obsah naroubovaného IAH a míru vedlejších reakcí, např. -štěpení, větvení a síťování. Při vysoké koncentraci IAH a L101 byla potvrzena homopolymerace IAH i přes její zanedbávání v tématicky podobných studiích. Tvrzení o IAH homopolymeraci bylo podpořena výsledky kolorimetrické analýzy, charakterizací vzorků připravených polymerací IAH za podmínek radikálového roubování a termickou stabilitou frakcí extrahovaných z PLA-g-IAH. Radikálovou modifikací PLA došlo ke zvýšení flexibility polymerních řetězců díky objemné struktuře IAH navázané na PLA řetězci, což se projevilo poklesem teploty skelného přechodu (Tg). Zvýšený obsah amorfní fáze, hydrofilní chování, rozvětvená struktura a štěpení řetězců má pozitivní vliv na zvýšenou biodegradabilitu PLA-g-IAH v porovnání s nemodifikovanou PLA. Neradikálová degradace, probíhající v průběhu zpracování PLA, byla prokázána změnou tokových vlastností taveniny. Tento nežádoucí jev byl potlačen přídavkem tzv. “prodlužovače řetězců” obsahujícího reaktivní epoxy skupiny. Reakce mezi epoxy skupinami a karboxylovými skupinami byla potvrzena pomocí FTIR a změnou reologických vlastností PLA-g-IAH.