O alto índice de emissões gasosas tem impulsionado cada vez mais pesquisas com células a combustível com membrana trocadora de prótons (PEMFC), dispositivo eletroquímico capaz de produzir energia gerando apenas vapor de água como resíduo. Atualmente, entre os desafios que impossibilitam a popularização deste tipo de dispositivo estão o aperfeiçoamento da gestão da água e a diminuição dos índices de crossover de reagentes do ânodo para o cátodo. Este trabalho teve como meta utilizar a biomimética como ferramenta para criar novos designs de canais em placas de distribuição de reagentes, para melhor gestão da água e minimização do crossover do combustível em PEMFCs. Foram realizados experimentos em laboratório utilizando-se protótipos de PEMFC e experimentos computacionais de modelagem fluidodinâmica utilizando software SolidWorks. Pelos resultados constatou-se que a variação sincronizada da profundidade dos canais de fluxo em ambos os lados da placa bipolar possibilita minimizar a queda de pressão dos reagentes, sem a necessidade de aumento da espessura desta mantendo-se a densidade de potência do stack. Verificou-se que placas de distribuição de reagentes parcialmente interdigitadas são uma ferramenta eficaz no controle da umidade da célula durante a operação, evitando o uso de dispositivos periféricos para umidificação, e maior transferência de energia térmica entre placas e reagente. Numa célula a combustível alimentada com etanol sem periféricos para melhor balanço do decréscimo do crossover de etanol e remoção eficiente da água produzida no cátodo, a melhor combinação de placas de distribuição de reagentes foi obtida quando usado no ânodo uma placa com canais de distribuição de reagentes contínuos, e no cátodo uma placa com canais parcialmente interdigitados. Para melhor gestão da água, transferência de energia térmica e crossover em função do design dos canais de distribuição de reagentes nas placas bipolares, neste trabalho, foram propostas placas com canais de distribuição bioinspirados. O uso da biomimética mostrou ser uma abordagem diferenciada em busca da melhora de desempenho de PEMFCs. A biomimética possibilitou a criação de múltiplos subsistemas com características de autossimilaridade dentro de uma mesma estrutura física, e permitiu ampliar a proporção de área ativa do MEA, mantendo-se as mesmas dimensões das placas bipolares, através do uso de canais em fractais. As placas bipolares bioinspiradas propostas, tendo canais com configurações em fractais padronizadas, mostraram através de ensaios simulados serem altamente eficientes na gestão da água e do crossover. / The high gas emissions content has driving more attention on proton exchange membrane fuel cells (PEMFC), an electrochemical device that generates energy producing only water vapor as waste. Among the challenges that reduces the use of this type of device are a better water management and the fuel crossover reduction. The aim of this work is the use of biomimetics as a tool to create new flow field plate designs for improving water management and minimizing fuel crossover in a PEMFC. A serie of lab experiments were carried out in a single PEMFC prototype and others computational fluid dynamic using SolidWorks. The results have shown that a synchronized variation in the depth of the flow field channels on both sides of a bipolar plate allows minimize the reagent pressure loss without increasing the plate thickness or decreasing the stack power density. The baffle flow field plates have shown be an effective tool for controlling the cell humidification operated without periphericals or humidifiers devices and for a better transferring thermal energy between the plate and reagent. For a better balance between ethanol crossover and efficient removal of water produced in a direct ethanol proton exchange membrane fuel cell without peripherals, the best flow field plate combination obtained was a continuous channels plate at the anode side, and partially discontinuous channels plate at the cathode. For a better water management, thermal energy transfer management and crossover management in this work, flow field plates with designs bioinspired were investigated. The biomimetic was a strong tool to optimizing the performance of PEMFC. The biomimetic has enabled the creation of numerous similar self-subsystems optimizing the MEA active area by using fractals channels without changing the bipolar plate dimensions. The bipolar plate’s bioinspired having configured channels in fractal standard showed through SolidWorks simulated experiments be highly efficient in controlling water or ethanol crossover in a PEMFC.

Neste trabalho foram estudadas a atividade catalítica de metaloporfirinas e complexos salen (catalisador de Jacobsen), em solução e imobilizados em diferentes suportes, na oxidação de hidrocarbonetos e fármacos anticonvulsivantes (carbamazepina e primidona) e antidepressivo (fluoxetina), utilizando os seguintes doadores de oxigênio: peróxido de hidrogênio, terc-butil hidroperóxido (t-BOOH), ácido m-cloroperbenzóico (m-CPBA) e iodosilbenzeno (PhIO). Os catalisadores contendo o complexo salen imobilizado em alumina, membranas de quitosana e membranas polidimetilssiloxano/acetato de polivinila (PDMS/PVA), foram preparados e caracterizados por espectroscopia UV-Vis, análise termogravimétrica, calorimetria exploratória diferencial, análise térmica diferencial, infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, raios-X e área superficial. Foi investigada a atividade destes materiais inicialmente na catálise oxidativa de hidrocarbonetos (cicloocteno, estireno e cicloexano). Estes sistemas heterogêneos se mostraram bastante eficientes para oxidação destes substratos, com rendimentos de até 79 % de ciclooctenóxido e elevada seletividade para formação de epóxido ou cetona, quando se utilizam os substratos alcenos ou cicloexano, respectivamente. As membranas de quitosana e membranas híbridas PDMS/PVA foram avaliadas em sistema trifásico, nos quais a membrana se localiza na interface entre a fase apolar (substrato orgânico) e a fase aquosa (contendo o oxidante). Os resultados catalíticos foram excelentes, obtendo-se freqüências de turnovers da ordem de 138 h-1. As reações de oxidação dos fármacos (carbamazepina, primidona e fluoxetina) foram analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE-UV) em fase reversa, por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas (LC-ESI) e cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-MS), para identificação dos produtos. Na oxidação da carbamazepina (CBZ) foi produzido apenas o 10,11-epóxido-carbamazepina (CBZ-EP), que corresponde ao principal metabólito obtido no metabolismo in vivo catalisado pelo P450, indicando que os sistemas catalíticos utilizados são excelentes modelos biomiméticos desta enzima. Observou-se que a formação de CBZ-EP é dependente do oxidante e do pH do meio, principalmente nas reações com peróxido de hidrogênio, resultando em mecanismos de clivagem homolítica ou heterolítica conforme o pH da reação. Os oxidantes m-CPBA e t-BOOH mostraram que a natureza dos substituintes ligados ao grupo OOH do peróxido exerce grande efeito na oxidação da CBZ. Na oxidação da primidona foram obtidos dois metabólitos encontrados no sistema in vivo: feniletilmalonamida e fenobarbital, além de três outros produtos (2-fenilbutiramida, -fenil--butirolactona e um produto em nível de traços, não identificado). A formação destes compostos foi altamente dependente do oxidante, co-catalisador, pH e oxigênio, o que possibilitou a proposta de um esquema de oxidação com os possíveis intermediários envolvidos. Todos os sistemas catalíticos utilizados na oxidação da fluoxetina estudados geraram o produto de N-desalquilação, o p-trifluorometilfenol (TFMF). A norfluoxetina principal metabólito deste fármaco in vivo, resultante de N-desmetilação, não foi produzida, indicando que a reação de O-desalquilação prevalece e, portanto, os catalisadores não seguem a rota biomimética para este fármaco. Este trabalho demonstrou a habilidade do complexo salen e das metaloporfirinas para mimetizar a ação do citocromo P450 na oxidação de fármacos. Os resultados mostram também o grande potencial de aplicação de modelos biomiméticos para sintetizar metabólitos e fornecer amostras para testes farmacológicos e toxicológicos, visando elucidação do metabolismo do fármacos, e como uma alternativa aos estudos enzimáticos. / In this work, the catalytic activities of metalloporphyrins and the salen complex (Jacobsen catalyst) in solution and immobilized on different supports were studied in the oxidation of hydrocarbons, anticonvulsivant drugs (carbamazepine and primidone) and antidepressives (fluoxetine) by the following oxygen donors: hydrogen peroxide, terc-butyl hydroperoxide (t-BOOH), 3-chloroperoxybenzoic acid (m-CPBA), and iodosylbenzene (PhIO). The catalysts containing the salen complex immobilized on alumina, chitosan membranes and poly(dimethylsiloxane)/polyvinyl acetate membranes (PDMS/PVA) were prepared and characterized by UV-Vis spectroscopy, thermogravimetric analysis, differential thermal analysis, differential scanning calorimetry, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and surface area analysis. The activity of these materials was initially investigated in the oxidative catalysis of hydrocarbons (cyclooctene, styrene and cyclohexane). These heterogeneous systems were efficient for the oxidation of these substrates, with yields as high as 79 % for cyclooctene oxide. The selectivity for epoxide or ketone formation was high when the substrate alkenes or cyclohexane were used, respectively. The chitosan membranes and hybrid membranes PDMS/PVA were available in a triphasic system, where the membrane was located in the interface between the apolar phase (organic substrate) and the aqueous phase (containing the oxidant). The catalytic results were excellent, with turnover frequencies of 138 h-1. Drug oxidation (carbamazepine, primidone and fluoxetine) products were analyzed by High Performance Liquid Chromatography (HPLC-UV) in reverse phase, liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-ESI), and gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS), for products identification. In the case of carbamazepine (CBZ) oxidation only carbamazepine 10,11- epoxide (CBZ-EP) was produced. This is to the main metabolite obtained in carbamazepine metabolism by P450 in vivo, indicating that the catalytic systems employed here are excellent biomimetic models of this enzyme. Formation of CBZEP is highly dependent on the oxidant and pH, especially in the reaction with hydrogen peroxide, resulting in homolytic and/or heterolytic cleavage, according to the pH of the reaction medium. The oxidants m-CPBA and t-BOOH showed that the presence of substituents linked to the -OOH group of the peroxide affects the catalytic activity of the studied system significantly. As for primidone oxidation, two metabolites found in the in vivo system were obtained: phenylethylmalondiamide and phenobarbital, besides three other products (2-phenylbutyramide, g-phenyl-g-butyrolactone and, a product in trace amounts, not identified). The formation of these compounds was highly dependent on the oxidant, co-catalyst, pH and presence of oxygen. These results enabled the proposition of a scheme for Mn(salen)-catalyzed primidone oxidation and the possible intermediate involved. All the studied catalytic systems used in fluoxetine oxidation generated the product obtained via the O-dealkylation mechanism, p-trifluoromethylphenol (TFMF). Norfluoxetine, the main metabolite in vivo and formed via the N-demethylation mechanism, was not obtained. This indicates that the O-dealkylation mechanism prevails and, therefore, the catalysts do not follow the biomimetical route in the case of this drug. This work demonstrated the ability of the salen complex and metalloporphyrins to mimic the action of cytochrome P450 in drug oxidation. These results showed the potential application of these biomimetic models in the synthesis of drug metabolites, which should provide samples for pharmacological and toxicological tests, as well as aid studies that pursue the elucidation of in vivo drug metabolism, being an alternative to enzymatic studies.

Além do objetivo de disponibilizar uma ferramenta adequada para a construção de tecnologias e produtos inovadores esse trabalho também apresenta um caráter pioneiro e prático da transposição de conhecimentos da área da biomimética1 aplicados às diversas áreas, tais como: engenharia, arquitetura, design, ciências, biologia, medicina entre outras. Nesse trabalho é proposto um framework referencial utilizando a biomimética para a construção da visão do produto e que compreende as seguintes características: um procedimento com a descrição dos passos para o uso da biomimética, um conjunto de ferramentas como formulários e templates para apoiadores do procedimento, a disponibilização um checklist de aderência das propriedades da visão do produto e a descrição de um caso real no qual todo o processo foi utilizado. Um dos fatores determinantes para o sucesso da utilização dessa ferramenta no desenvolvimento de novas soluções é a necessidade da participação de um grupo multidisciplinar, como interfaces complementares para a estruturação deste processo inovador. Através da condução de uma pesquisa-ação, a proposta do framework foi aplicada e aperfeiçoada à medida que os ciclos da pesquisa-ação foram conduzidos. Este trabalho de pesquisa ocorreu em uma empresa do setor de higiene pessoal, perfumaria e cosméticos e que atua no segmento da venda direta, onde foi possível constatar a viabilidade da utilização da biomimética e do framework proposto. / In addition to the goal of providing a suitable tool for building innovative products and technologies this work also presents a pioneering and practical character of the transposition of knowledge from the biomimetic2 area applied to diverse areas, such as engineering, architecture, design, science, biology , medicine, among others. This work proposes a reference framework using biomimetics for building the product vision and comprising the following characteristics: a procedure describing the steps for using biomimetics, a set of tools such as forms and templates in order to support the procedure, making available a checklist of adherence of the product vision properties and a description of a real case in which the whole process was used. One of the decisive factors for the successful use of this tool in developing new solutions is the necessity of the participation of a multidisciplinary team, as complementary interfaces to structure this innovative process. Through the implementation of an action research, the proposed framework was implemented and enhanced as the cycles of action research were conducted. This research occurred in a company in the personal care perfumery and cosmetics industry and which operates in the segment of direct sales, where it was established the feasibility of using biomimetics and the proposed framework.

A piperina e a piplartina são alcalóides isolados de espécies do gênero Piper. A escolha destas moléculas para este estudo foi baseada em suas atividades biológicas, em especial pelo seu potencial antitumoral. Tendo em vista a procura de meios alternativos para o estudo do metabolismo de novos fármacos, especialmente aqueles provenientes de produtos naturais, este trabalho teve como objetivo avaliar o perfil oxidativo da piperina e da piplartina através de diferentes metaloporfirinas, que biomimetizam o metabolismo do citocromo P450. Para a realização deste trabalho, a piperina e a piplartina foram expostas à oxidação em meio homogêneo, utilizando o iodosilbenzeno (PhIO) como doador de oxigênio e metaloporfirinas sintéticas de primeira e segunda geração como catalisadores da reação, que foram [Fe(TPP)]Cl, [Mn(TPP)]Cl, [Fe(TFPP)]Cl e [Mn(TFPP)]Cl. Como solvente para os meios reacionais foram utilizados 1,2-dicloroetano e acetonitrila. Os padrões e os meios reacionais contendo os produtos de oxidação foram analisados por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM) com ionização por elétrons (IE), e por espectrometria de massas tandem com ionização por electrospray em modo positivo. Através das análises dos espectros obtidos por CG-EM e IES-EM, foi possível observar a presença de produtos de oxidação, formados com todas as metaloporfirinas testadas, especialmente as fluoradas. Apesar de ter sido detectada pequena formação de produto oxidado na piperina, este foi praticamente insignificante. A piplartina mostrou-se um substrato mais reativo frente aos catalisadores testados. Na piperina foi verificada a presença do produto hidroxilado. Na piplartina os produtos de oxidação observados foram as substâncias desmetoxilada, monohidroxilada e dihidroxiladada, sendo os dois últimos observados apenas através da técnica de electrospray. As estruturas foram propostas baseadas nas vias de fragmentação apresentadas nos espectros de IE-EM de baixa resolução, e também através de IES-EM/EM de alta resolução em modo positivo. Os resultados deste trabalho são promissores para a obtenção de derivados oxidados de piperina e piplartina através das metaloporfirinas. / Piperine and piplartine are alkaloids isolated from species of Piper genus. The choice of these molecules for this study was based on the promising biological activities presented by these substances, especially for their antitumoral potential. Based on the research of alternative ways for studying the metabolism of new drugs, especially from natural products, the goal of this study was to investigate the oxidative profile of piperine and piplartine through different metalloporhyrins, which biomimic the metabolism of cytochrome P450. For doing this research, piperine and piplartine were exposed to oxidation in homogeneous media, using iodosilbenzene (PhIO) as oxygen donor and synthetic metalloporphyrins of first and second generations as catalysts for the reaction, that were [Fe(TPP)]Cl, [Mn(TPP)]Cl, [Fe(TFPP)]Cl and [Mn(TFPP)]Cl. The solvents used for the reaction media were 1, 2- dichloroetane and acetonitrile. The standards and reaction media containing the oxidation products were analysed by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) with electron ionization (EI), and by mass spectrometry and mass spectrometry tandem with electrospray ionization (ESI-EM and ESI-EM/EM), in positive mode. Through the analysis of spectra obtained by GC-MS and ESI-MS, it was possible to observe the presence of the oxidation products, formed with all the metalloporphyrins tested, especially the fluoreted ones from the second generation. Despite having been detected small formation of oxidized product on piperine, this was practically insignificant. Piplartine shown to be a more reactive substrate in front of the catalysts tested. In piperine, it was possible to verify the presence of the hydroxylated product. In piplartine, the oxidized products observed were the demetoxilated, monohydroxilated and dihydroxilated, the last two being verified only through the technique of electrospray. The structures were proposed based on their fragment patterns presented on spectra of EI-MS (low resolution) an ESI-MS with high resolution in positive mode. The results of this work are promising to obtain oxidized derivatives of piperine and piplartine through synthetic metalloporphyrins.

A super-hidrofobicidade é uma característica presente em diversas superfícies encontradas na natureza, conferindo-lhes determinadas características como a autolimpeza. Um dos mais conhecidos exemplos de superfície super-hidrofóbica autolimpante é a da folha de Lótus, que apresenta uma camada de retenção de ar importante entre as cavidades da superfície. Essa retenção de camada de ar entre cavidades é característica marcante de determinadas superfícies super-hidrofóbicas, e tem atraído grande atenção nos últimos anos, por ser de alto interesse tecnológico, econômico e ecológico. Algumas espécies apresentam superfície que retêm essa camada de ar por apenas algumas horas, ou dias. Em outras espécies, porém, ela se mantém por longos períodos. Uma das superfícies mais complexas é a da samambaia flutuante Salvinia, que é capaz de manter uma camada de ar estável durante várias semanas, mesmo quando submersa na água. Diversos estudos têm sido promovidos para fins de desenvolver tecnologias capazes de promover a retenção de ar na superfície por períodos longos, as quais têm grande potencial de aplicação no setor naval, por exemplo, pois serviriam para reduzir o arrasto hidrodinâmico quando utilizadas no revestimento de embarcações, diminuindo o consumo de combustível. Neste trabalho, buscou-se obter, através da mimetização da estrutura da Salvinia e suas espécies, uma superfície super-hidrofóbica retentora de camada de ar capaz de reduzir o arrasto hidrodinâmico. Desenvolveram-se, para tanto, revestimentos formados em duas etapas: uma base formada por fibras de poliamida para gerar rugosidade – aplicadas por flocagem eletroestática –, as quais foram cobertas, via spray, por um organosilano (hidrofóbico). Então, foram caracterizadas as propriedades dos revestimentos quanto à morfologia, ângulo de contato, ângulo de rolamento e volume de ar preso na superfície, bem como realizados testes para verificar sua capacidade de redução de arrasto hidrodinâmico. Os revestimentos super-hidrofóbicos desenvolvidos neste trabalho apresentaram camada de ar sobre a superfície e os testes demonstraram redução de arrasto hidrodinâmico de até 30%. / Super-hydrophobicity is a characteristic found in several surfaces of nature, which gives them certain features such as self-cleaning. One of the most well-known examples of a super-hydrophobic self-cleaning surface is the one present on the Lotus leaf, that contains an important layer of air retention between the cavities of the surface. This layer of air retention between cavities is a characteristic of some superhydrophobic surfaces, and has attracted a lot of attention recently, from technological, economic and ecological fields. Some species have a surface that holds this layer of air for only a few hours or days. Other species, however, maintain that for long periods of time. One of the most complex surfaces is the floating fern Salvinia - able to maintain a stable air layer for several weeks, even when submerged in water. Several studies have been carried out to develop technologies able to keep the air retention on surface for long periods, as they have a great potential to be applied in the naval sector, for instance, because they could reduce the hydrodynamic drag when used in the coating of boats, also reducing fuel consumption.The aim of this work is to obtain, by mimicking Salvinia’s structure and its species, a super-hydrophobic air-layer retaining surface, capable of reducing hydrodynamic drag. For this purpose, coatings composed in two stages were developed: a base composed by polyamide fibers to generate roughness - applied by electrostatic flocking - and covered by an organosilane (hydrophobic) spray. Then, the properties of the coatings were characterized in terms of morphology, angle of contact, rolling angle and volume of air hold on the surface, as well as tests to check their hydrodynamic drag reduction capacity. The super-hydrophobic coatings developed in this work have presented an air layer on surface and the tests has shown a hydrodynamic drag reduction for of up to 30%.

Este estudo relata a síntese dos catalisadores heterogêneos Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP e Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP. São sistemas que aliam as propriedades catalíticas de metaloporfirinas, com as propriedades magnéticas das nanopartículas de magnetita (Fe3O4) numa matriz estruturada de sílica mesoporosa MCM-41. A síntese das nanopartículas de Fe3O4 foi seguida pelo revestimento de sua superfície com camada fina de sílica (Fe3O4@nSiO2). Em seguida, a estrutura mesoporosa da sílica MCM-41 foi formada sobre as partículas recobertas na presença de brometo de hexadeciltrimetilamônio, como surfatante, e tetraetilortosilicato, como o precursor de sílica, obtendo-se o compósito Fe3O4@nSiO2@MCM-41. No processo de síntese do compósito Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E), o mesitileno foi incorporado como agente expansor de estrutura, a fim de se obter poros com diâmetros maiores que os característicos para a sílica mesoporosa MCM-41. Os compósitos foram funcionalizados com o agente sililante 3-aminopropiltrietoxisilano. Esta etapa permitiu a imobilização covalente da [Mn(TF5PP)]Cl nos compósitos através de uma reação de substituição nucleofílica aromática, gerando os catalisadores Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP e Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP. Caracterizações por espectroscopia no ultravioleta-visível e no infravermelho, reflectância difusa no UV-Vis, magnetometria de amostra vibrante, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão e isotermas de adsorção-dessorção de N2, permitiram compreender a estrutura e morfologia dos catalisadores. A atividade catalítica dos sistemas na oxidação de hidrocarbonetos ((Z) ciclo-octeno e ciclo-hexano) e na oxidação de fármaco (mirtazapina) foi avaliada; iodosilbenzeno ou ácido meta-cloroperoxibenzóico, foram utilizados como agente doador de oxigênio. Os testes catalíticos com os hidrocarbonetos demonstraram maiores rendimentos de epóxido para o catalisador Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP do que o catalisador Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP. Estes rendimentos altos para o primeiro foram atribuídos ao seu maior tamanho de poros. Ambos os catalisadores foram seletivos para o produto ciclo-hexanol, indicando um comportamento biomimético. A oxidação do fármaco, nas condições deste estudo preliminar, gerou um metabólito que difere dos dois principais metabólitos (8-hidroximirtazapina e demetilmirtazapina) obtidos em estudos com enzimas P450. Estudos controle de oxidação do fármaco com manganês porfirina em solução revelaram que este sistema foi seletivo para formação do produto demetilmirtazapina. / This study reports on the preparation of the Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP and Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP heterogeneous catalysts. They are systems that allies the catalytic properties of metalloporphyrins with the magnetic properties of magnetite (Fe3O4) nanoparticles in a structured matrix of MCM-41 mesoporous silica. Synthesis of Fe3O4 nanoparticles was followed by surface coating with a thin silica layer (Fe3O4@nSiO2). Then, a MCM-41-type mesoporous silica structure was grown over the coated particles in the presence of hexadecyltrimethylammonium bromide, as surfactant, and tetraethylorthosilicate, as the silica precursor, to yield the Fe3O4@nSiO2@MCM-41 composite. It was incorporated into the synthesis route of Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E) composite the mesitylene as expanding agent structure, in order to obtain pores with diameters greater than the characteristic for the MCM-41 mesoporous silica. The resulting composites was functionalized with the silylating agent 3-aminopropyltriethoxysilane. This enabled covalent immobilization of [Mn(TF5PP)]Cl onto the composite via a nucleophilic aromatic substitution reaction, to afford the Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP and Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP catalysts. Characterization of the catalysts by ultraviolet-visible and infrared spectroscopies, UV-Vis diffuse reflectance, vibrating sample magnetometer, X-ray diffractometry, scanning and transmission electron microscopies and N2 adsorption-desorption isotherm, aimed to understand the structure and morphology of the catalysts. The catalytic activity of the systems in hydrocarbon oxidation ((Z)-cyclooctene and cyclohexane) and the drug oxidation (mirtazapine) was evaluated; iodosylbenzene or meta-chloroperoxybenzoic acid, were used as the oxygen donor agent. The catalytic tests with the hydrocarbons demonstrated higher yields of epoxide for Fe3O4@nSiO2@MCM-41(E)-MnP than Fe3O4@nSiO2@MCM-41-MnP catalyst. These high yields for the first catalyst, were attributed to larger pore size. Both catalysts were selective for the cyclohexanol product, indicating a biomimetic behavior. The drug oxidation, under the preliminary study conditions, generated a metabolite that differs from the two major metabolites (8-hydroxy mirtazapine and demethylmirtazapine) obtained in studies with P450 enzymes. Control drug oxidation studies with manganese porphyrin solution revealed that this system was selective for formation of demethylmirtazapine product.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-02-08T12:04:19Z No. of bitstreams: 1 Giane Cauzzi Brocco_.pdf: 5767947 bytes, checksum: 1352c6e88b55fea0bf9be17c23e39e46 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-08T12:04:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giane Cauzzi Brocco_.pdf: 5767947 bytes, checksum: 1352c6e88b55fea0bf9be17c23e39e46 (MD5) Previous issue date: 2017-10-27 / Nenhuma / A disponibilidade de recursos naturais é comprimida pelo crescimento populacional e por padrões inadequados de produção, fazendo com que as organizações procurem referências para crescer de modo sustentável. Para isso, é necessário readequar as indústrias, repensando as lideranças e o impacto de cada ação para o planeta. Os negócios dependem da natureza, e a busca por soluções sustentáveis é, além de uma boa prática, condição necessária para a manutenção da competitividade. O Método de Pensamento Biomimético busca na natureza a fonte de inspiração para a criação e a resolução de desafios; no entanto, o atual formato do Método de Pensamento Biomimético nem sempre é convidativo aos que não enxergam a natureza como princípio de orientação na busca de soluções sustentáveis ou aos que não se sentem confortáveis com modelos disruptivos de inovação. O Método do Pensamento Sistêmico permite enxergar de forma holística e integrada tanto o contexto como o impacto de uma solução e, ainda, oportuniza a quebra de modelos mentais limitantes; todavia, não direciona a criação de produtos, sistemas ou processos, lacuna que busca ser suprida pelo Método de Pensamento Biomimético. Logo, visando ao desenvolvimento sustentável por meio de soluções sustentáveis, esta pesquisa tem como objetivo integrar o Método de Pensamento Biomimético ao Método de Pensamento Sistêmico, dando origem ao Método Biomimético Sistêmico. Para tanto, o método de pesquisa utilizado foi a Design Science Research (DSR). Os resultados desta pesquisa indicam que o método proposto é aceito por especialistas de ambas as áreas e é adequado para encontrar soluções sustentáveis e sistêmicas. Nesse sentido, contribui para o desenvolvimento sustentável, configurando um passo importante para o avanço da inovação e sustentabilidade de forma consciente por meio de impactos positivos para as empresas e para a natureza. / While the availability of natural resources is constrained by population growth and inadequate production processes, organizations still look for references to grow in a sustainable way. Therefore, it is necessary to reshape industries, rethink leaderships and become aware of the impact of every action to the planet. Given the dependence that businesses have of nature, the search for sustainable solutions is, besides a good practice, a necessary condition for maintaining competitiveness. The Biomimicry Thinking Method ensures that the final design solution is likely to truly emulate nature, however, the current format of the Biomimicry Thinking Method is not always inviting to those who do not see nature as a guiding principle to find sustainable solutions or also for those who do not feel comfortable with innovative technology models. Meanwhile, the Systems Thinking Method gives a holistically view and integrate both the context and the impact of a solution and, opportunistically, the breaking of limiting mental models, however it is not for the design of products, systems and processes. Therefore this research aiming at sustainable development through sustainable solutions, aimed to integrate the Biomimicry Thinking Method with the Systems Thinking Method, giving rise to the Systemic Biomimetic Method. To support this study, the research method used was the Design Science Research (DSR). The results of this research indicate good acceptance of the method between experts from both areas and, in addition, it can be concluded that the developed method is suitable for find sustainable systemic solutions and to contribute to sustainable development, and sets up an important step in advancing of innovation and sustainability in a conscious way through the positive impacts for companies and nature.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-06-25T14:20:01Z No. of bitstreams: 1 Maykel Royer.pdf: 4010666 bytes, checksum: 7b0dd893cb6c6141941f42c2ff2c19aa (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-25T14:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maykel Royer.pdf: 4010666 bytes, checksum: 7b0dd893cb6c6141941f42c2ff2c19aa (MD5) Previous issue date: 2013-01-31 / Nenhuma / A forma como se produz tem sido discutida ultimamente. Mais do que benefícios de um dos atuais modelos de alta produtividade, o que está em pauta são os efeitos gerados. A degradação do meio ambiente tem alertado a todos quanto à necessidade de criação de modelos de operação sustentáveis, que primeiramente são vistos como amenizadores de efeitos ambientais, mas também são aplicados a aspectos sociais e econômicos. Entretanto, uma nova ciência denominada Biomimética busca inspiração na natureza para resolver problemas criados pelo homem e, com certo nível de aderência avaliada por especialistas, é convergente aos modelos de operação sustentáveis. O estudo faz uso dos sistemas maduros tipo III, que têm como meta organizarem-se numa comunidade diversificada e integrada com objetivos comuns, tais como: manter a sua existência num único lugar, aproveitar ao máximo o que têm à disposição e conservar-se ao longo do tempo, de tal maneira que estes princípios da biomimética possam melhorar os atuais modelos de operação sustentáveis onde os especialistas apontaram oportunidades. Diante disso, a proposta de um modelo de operação sustentável com características biomiméticas é o objetivo desta pesquisa. / The way we produce has been discussed lately. More than benefits generated from the actual high productivity models, what is at issue are the effects. The environmental degradation has alerted everyone about the need to create a sustainable operation model, which are primarily seem like reducers of environment effects but also applied to social and economic aspects. However, a new science called Biomimicry search for nature inspiration to solve problems created by humans and, which a certain adherence evaluated by experts, is convergent to sustainable operation models. The research uses mature systems type III, which aim to organize themselves in a diverse community and integrated with common goals, such as maintaining their existence in one place, make the most of what they have available and save themselves over time. So these biomimicry’s principles can improve current models of sustainable operation where experts pointed out opportunities. Therefore, the proposal of a model for sustainable operation with biomimetic characteristics is the goal of this research.

Made available in DSpace on 2016-04-26T18:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Claudio Kajimoto.pdf: 2033019 bytes, checksum: 665cc2dca23d77d16eb6666a9f2bdb44 (MD5) Previous issue date: 2012-10-18 / This paper discusses the relationship between the field of Communication and Design, from concepts of biosemiotics and research on aesthetic experience. Studies of communication among living beings, as in Ethology, Biosemiotics and Biomimetics (Bispo, 2004 and Vieira, 2007; also Benyus, 1997) suggest that aesthetic experience, as conceived by the human Umwelt (Kull, 2001), is an adaptive strategy that living systems use in order to survive. This hypothesis is consistent with the proposal that the concept of communication, as well as aesthetic experience, has an objective root. In this context, the latter implies an efficient form of objective organization. Communication among living systems allows their communicative interaction to mold such systems, making them fitted to survive through the production of morphogenesis, among other aspects. As a case study we chose as object the mechanism of communication between flowers and insects, showing how this leads to the evolution and adaptation of such systems (Souza, 1994). If flowers are the reproductive organs of plants, evolutionarily designed to assist in reproduction through the seduction of pollinator insects, why do humans also feel attracted to them, even though we are endowed with a perception and an Umwelt differentiated from those of birds, insects and other animals? We claim that the aesthetic experience with flowers operates in the observer a biological response to the activation of certain cognitive devices we acquire throughout our evolutionary history, and the feeling of pleasure experienced would be associated with the systems of gratification and reward in the brain, pointing to objective qualities of the flower. Thus, we propose the existence of a semiotics capable of organizing natural processes, and a complex system of communication that permeates all living things. In the end, when we unfold the aesthetic strategy of the flowers, we also discover a new way to create and handle design in all its forms and manifestations / Esta dissertação discute a relação existente entre o domínio da Comunicação e do Design, a partir de conceitos da biossemiótica e de pesquisas sobre a experiência estética. Estudos sobre a comunicação entre seres vivos, como na Etologia, Biossemiótica e Biomimética (ver Bispo, 2004 e Vieira, 2007; ver ainda Benyus, 1997) sugerem que a experiência estética, como concebida pela Umwelt humana (Kull, 2001), é uma estratégia adaptativa que os sistemas vivos utilizam na busca de sua permanência. Esta hipótese é coerente com a proposta de que o conceito de Comunicação, assim como a experiência estética, possui uma raiz objetiva. Neste contexto essa última implica uma forma de organização objetiva eficiente. A comunicação entre sistemas vivos permite que a interação comunicacional entre os mesmos modele tais sistemas tornando‐os aptos a sobrevivência, por meio da produção de morfogênese, entre outros aspectos. Como estudo de caso, escolhemos como objeto o mecanismo de comunicação entre flores e insetos, mostrando como isto leva à evolução e adaptação de tais sistemas (Souza, 1994). Sendo as flores os órgãos reprodutivos das plantas, criadas evolutivamente para auxiliar na reprodução por meio da sedução dos insetos polinizadores, porque nós, seres humanos, também nos sentimos atraídos por elas, mesmo dotados de uma percepção e Umwelt diferenciados daqueles dos pássaros, insetos e outros animais? Alegamos que a experiência estética com flores opera no observador uma resposta biológica ao disparo de certos dispositivos cognitivos que adquirimos ao longo de nossa história evolutiva, e a sensação de prazer experimentada estaria associada a sistemas de gratificação e recompensa no cérebro, apontando para qualidades objetivas da flor. Desta forma, estamos propondo a existência de uma semiótica capaz de organizar os processos naturais, além de um complexo sistema de comunicação que permeia todos os seres vivos. No fim, ao desvendarmos a estratégia estética das flores, descobrimos também uma nova forma de criar e lidar com o design em todas as suas formas e manifestações

A indústria da construção civil é conhecida como umas das atividades econômicas que causam os maiores impactos ambientais desde o processo de extração da matéria prima até a produção dos produtos, incluindo o transporte e manutenção do ambiente construído. A produção de um dos seus principais componentes, o cimento, é o maior contribuinte para a emissão de gases de efeito estufa, principalmente devido a queima de combustíveis fósseis. Por este motivo, pesquisas na área de biotecnologia sustentável são conduzidas para diminuir e até mitigar os efeitos danosos provocados pelos fatores que compõem a construção civil. Dentre estas pesquisas destacam-se as que se baseiam na Biomimética, que é uma ciência que busca na Natureza as soluções tecnológicas para os problemas que os desenvolvimentos humanos geralmente apresentam: a geração de resíduos poluentes, uso de produtos químicos tóxicos e processos que operam com energia e pressão elevadas. Com base nos conceitos biomiméticos, este trabalho se propôs a estudar a biomineralização, que é um processo que ocorre na Natureza a milhares de anos e é responsável pela formação de muitas estruturas biomineralizadas tanto no ambiente terrestre como aquático. A biomineralização é um fenômeno provocado pela ação de diversas espécies de microrganismos que durante o processo de obtenção de energia reciclam minerais presentes no solo e na água e os precipitam na forma de sais inorgânicos. Este material precipitado age como agente ligante de partículas como no caso de formações geológicas (estromatólitos) ou exoesqueletos de animais marinhos, por exemplo. Neste estudo foi avaliado a biomineralização por biodeposição de carbonato de cálcio precipitado na presença da espécie de bactéria ureolítica (Bacillus subtilis) em ensaios em escala laboratorial utilizando corpos de prova de areia, argamassa e concreto. Os corpos de prova em areia e argamassa foram observados em MEV e EDS permitindo a identificação de células de microrganismos, formação de biofilme e provável formação de cristais de carbonato de cálcio na região de biofilme. Os corpos de prova de concreto foram utilizados para avaliar as consequências da biodeposição na absorção de água por capilaridade do material. Resultados indicam redução de 20% na absorção de água por capilaridade. Com os resultados obtidos é possível concluir que a técnica de biodeposição pode ser uma alternativa ao tratamento superficial de estruturas de concreto, contudo requer estudos posteriores de aplicação técnica e viabilidade econômica. / The construction industry has been known as one of the economic activities that cause the major environment impacts since the process of raw material extraction until the products manufacturing including transport and maintenance of the built environment. The production of one of the main compounds, the cement, is the largest contributor to the greenhouse gas emissions, mainly due to burn fossil fuels. For this reason, researches in sustainable biotechnological area are conducted to minimize and even mitigate the damaging effects either promoted by construction industry factors. Among these ones, it stands out researches based on Biomimetic, which is a science that seeks in Nature the technological solutions for problems that human’s development usually presents: the generation of pollutant residues, the use of toxic chemicals and process that operates in high pressure and energy. Based on biomimetic concepts this research proposes to study the biomineralization, which is a process that has occurred in the Nature for thousands of years and it is responsible for the formation of many structures either in soil and water environments. The biomineralization is a phenomenon caused by several specimens of microorganisms that during the process of obtaining energy, they recycle minerals presents at soil and water inducing precipitation as inorganic salts. This precipitated material works as a binder of particles similar to geologic formations (stromatolites) or exoskeleton of sea animal for example. In this study the biomineralization was evaluated through biodeposition of precipitated calcium carbonate by specimen of ureolytic bacteria (Bacillus subtilis). Essays were held using samples made by sand, mortar and concrete. The samples made by sand and mortar were observed at MEV and EDS, allowing the identification of microorganism cells, biofilm formation and probable formation of calcium carbonate crystals at biofilm region. The concrete samples were used to evaluate the consequences of biodeposition on water absorption by capillarity of the material. The results show reduction of 20% on water absorption by capillarity. According the results achieved it possible to conclude that the biodeposition technique can be an alternative to superficial treatment for concrete structures. However, it will be required more studies to evaluate technical application and economical availability.