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 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.

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.

O presente trabalho objetiva estudar uma aplicação biomimética, sustentada por estudos acerca dos passeriformes da espécie Sicalis flaveola (canário-da-terra), associada ao design de produtos conferindo a estes características intangíveis. A biomimética prioriza o estudo de sistemas e elementos naturais para a aplicação em projetos de demanda que busquem estratégias e soluções devidamente proporcionadas pela natureza. Os passeriformes (pássaros) são elementos naturais de grande relevância devido as suas características encantadoras de sobrevivência e formação estrutural. Neste contexto, o estudo desses elementos se mostra bastante relevante para o desenvolvimento de projetos que visem suprir as necessidades e exigências do mercado de consumo, considerando a associação com aspectos intangíveis, os quais interferem no significado simbólico do produto agregando valor emocional. No trabalho específico, busca-se o desenvolvimento de texturas baseadas na morfologia das penas do Sicalis flaveola para a aplicação em superfícies materiais, com base em análises macroscópicas e microscópicas que visem realçar as principais características estruturais, funcionais e estéticas das penas em estudo. Para isso, depois de definidas e aplicadas as texturas em chapas de diferentes materiais, estas foram disponibilizadas ao um público específico para verificar a interação entre usuário e objeto proposto a partir da realização das técnicas de análises sensoriais e entrevistas. Durante a execução do trabalho foram utilizadas, ainda, diferentes técnicas metodológicas, de pesquisas e análises referentes ao objeto de estudo, tais como, revisão literária, estudo de campo e experimentação do produto. Dessa forma, por meio das pesquisas e estudos realizados, buscou-se compreender a interação do usuário com as texturas propostas para possível aplicação em projetos de produtos, verificando as percepções sensoriais associadas às mesmas que agregam valor aos produtos e interferem na decisão de compra. / This work aims to establish an interaction between user and product, from a biomimetic point of view, supported by studies about the passerines Sicalis flaveola, associated with product design and intangible characteristics. Biomimetics prioritizes the study of natural systems and elements for the implementation of projects seeking strategies and solutions offered by the nature. The passerines (birds) are natural elements of great importance because of its charming features and structural formation. In this context, the study of these elements are very important for the development of projects aimed to meet the needs and demands of the consumer market, whereas the association with intangibles aspects. In this specific work, textures were developed based on the morphology of the feathers of the Sicalis flaveola applied to different materials surfaces, according with macroscopic and microscopic analysis that seek to highlight the main features of structural, functional and aesthetic of the feathers in study. After defined and applied textures in samples of different materials, these were made available to consumers to verify the interaction between user and proposed object from the realization of sensory analysis techniques and interviews. During the execution o f work were used also other different methodological techniques, research and analysis related to the object of study, such as literary review, field study and experimentation of product. Therefore, by means of these research and studies, the work sought to understand the user's interaction with the textures proposals for possible application in product design, verifying sensory perceptions associated with them that add value to products and influence the buying decision.

O presente trabalho objetiva estudar uma aplicação biomimética, sustentada por estudos acerca dos passeriformes da espécie Sicalis flaveola (canário-da-terra), associada ao design de produtos conferindo a estes características intangíveis. A biomimética prioriza o estudo de sistemas e elementos naturais para a aplicação em projetos de demanda que busquem estratégias e soluções devidamente proporcionadas pela natureza. Os passeriformes (pássaros) são elementos naturais de grande relevância devido as suas características encantadoras de sobrevivência e formação estrutural. Neste contexto, o estudo desses elementos se mostra bastante relevante para o desenvolvimento de projetos que visem suprir as necessidades e exigências do mercado de consumo, considerando a associação com aspectos intangíveis, os quais interferem no significado simbólico do produto agregando valor emocional. No trabalho específico, busca-se o desenvolvimento de texturas baseadas na morfologia das penas do Sicalis flaveola para a aplicação em superfícies materiais, com base em análises macroscópicas e microscópicas que visem realçar as principais características estruturais, funcionais e estéticas das penas em estudo. Para isso, depois de definidas e aplicadas as texturas em chapas de diferentes materiais, estas foram disponibilizadas ao um público específico para verificar a interação entre usuário e objeto proposto a partir da realização das técnicas de análises sensoriais e entrevistas. Durante a execução do trabalho foram utilizadas, ainda, diferentes técnicas metodológicas, de pesquisas e análises referentes ao objeto de estudo, tais como, revisão literária, estudo de campo e experimentação do produto. Dessa forma, por meio das pesquisas e estudos realizados, buscou-se compreender a interação do usuário com as texturas propostas para possível aplicação em projetos de produtos, verificando as percepções sensoriais associadas às mesmas que agregam valor aos produtos e interferem na decisão de compra. / This work aims to establish an interaction between user and product, from a biomimetic point of view, supported by studies about the passerines Sicalis flaveola, associated with product design and intangible characteristics. Biomimetics prioritizes the study of natural systems and elements for the implementation of projects seeking strategies and solutions offered by the nature. The passerines (birds) are natural elements of great importance because of its charming features and structural formation. In this context, the study of these elements are very important for the development of projects aimed to meet the needs and demands of the consumer market, whereas the association with intangibles aspects. In this specific work, textures were developed based on the morphology of the feathers of the Sicalis flaveola applied to different materials surfaces, according with macroscopic and microscopic analysis that seek to highlight the main features of structural, functional and aesthetic of the feathers in study. After defined and applied textures in samples of different materials, these were made available to consumers to verify the interaction between user and proposed object from the realization of sensory analysis techniques and interviews. During the execution o f work were used also other different methodological techniques, research and analysis related to the object of study, such as literary review, field study and experimentation of product. Therefore, by means of these research and studies, the work sought to understand the user's interaction with the textures proposals for possible application in product design, verifying sensory perceptions associated with them that add value to products and influence the buying decision.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-04-04T12:22:08Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) BIOMIMÉTICA E ARTEFATOS PARA AMBIENTES AQUÁTICOS - Estratégia de leveza e resistencia inspiradas na estrutura celular do ~1.pdf: 9452656 bytes, checksum: 5fc75ab99d22907c133d82009ac24b3d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-04T12:22:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) BIOMIMÉTICA E ARTEFATOS PARA AMBIENTES AQUÁTICOS - Estratégia de leveza e resistencia inspiradas na estrutura celular do ~1.pdf: 9452656 bytes, checksum: 5fc75ab99d22907c133d82009ac24b3d (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / A biomimética visa o estudo das estratégias da natureza, tendo-a como princípio e inspiração para solução de problemas de design e outras áreas. Esta pesquisa é uma abordagem alternativa para processos de geração de soluções no design de estruturas de pranchas de surf. Atualmente os materiais e processos produtivos destes artefatos ainda estão distantes dos aspectos ecológicos e de um ciclo de vida de produto sustentável. Existem algumas alternativas, onde as pranchas são fabricadas com materiais orgânicos, como por exemplo, o Agave, porém ainda com processos ultrapassados, contrários às estratégias da natureza, que atuam num optimum de economia de matéria e energia, dentro de um ciclo de vida sustentável bem definido. Com base na metodologia DesignLens (Biomimicry Institute 3.8), os ensinamentos da natureza aliados à tecnologia representam potencial de inovação em design e sustentabilidade. Quando processos de design paramétrico foram incorporados à fabricação digital, se permitiu atingir um nível de materialização muito próximo das estratégias da natureza. Verificou-se que a aplicação de tecnologias digitais tem grande relevância para o futuro das áreas de projeto, principalmente quando alinhadas aos princípios de sistemas biológicos. Esta pesquisa obteve parte da validação através da impressão 3D de uma secção de uma prancha de surf como exemplo de aplicação, dentre muitas alternativas para as estratégias do Agave em estruturas. / Biomimetics aims study of the strategies of nature, having it as a principle and inspiration for design and troubleshooting other áreas. This research is an alternative approach to the processes of generation of solutions in the surfboards design. Currently the materials and production processes of these artifacts are still distant from ecological aspects and a sustainable product life cycle. There are some alternatives, where the boards are made with organic materials, as for example, Agave, but with outdated processes, contrary to nature, strategies that work in an optimum of economy of matter and energy, within a sustainable life cycle. Based on the DesignLens methodology (Biomimicry Institute 3.8), the teachings of nature coupled with technology represent potential for innovation in design and sustainability. When parametric design processes have been incorporated into the digital fabrication, if allowed to reach a level of materialization very close of the strategies of nature. The application of digital technologies has great relevance to the future of the project areas, especially when aligned to the principles of biological systems. This research obtained part of the validation through the 3D printing of a section of a surfboard as an example of application, among many alternatives for the strategies of Agave in structures.

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.

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.

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.

O presente trabalho objetiva estudar uma aplicação biomimética, sustentada por estudos acerca dos passeriformes da espécie Sicalis flaveola (canário-da-terra), associada ao design de produtos conferindo a estes características intangíveis. A biomimética prioriza o estudo de sistemas e elementos naturais para a aplicação em projetos de demanda que busquem estratégias e soluções devidamente proporcionadas pela natureza. Os passeriformes (pássaros) são elementos naturais de grande relevância devido as suas características encantadoras de sobrevivência e formação estrutural. Neste contexto, o estudo desses elementos se mostra bastante relevante para o desenvolvimento de projetos que visem suprir as necessidades e exigências do mercado de consumo, considerando a associação com aspectos intangíveis, os quais interferem no significado simbólico do produto agregando valor emocional. No trabalho específico, busca-se o desenvolvimento de texturas baseadas na morfologia das penas do Sicalis flaveola para a aplicação em superfícies materiais, com base em análises macroscópicas e microscópicas que visem realçar as principais características estruturais, funcionais e estéticas das penas em estudo. Para isso, depois de definidas e aplicadas as texturas em chapas de diferentes materiais, estas foram disponibilizadas ao um público específico para verificar a interação entre usuário e objeto proposto a partir da realização das técnicas de análises sensoriais e entrevistas. Durante a execução do trabalho foram utilizadas, ainda, diferentes técnicas metodológicas, de pesquisas e análises referentes ao objeto de estudo, tais como, revisão literária, estudo de campo e experimentação do produto. Dessa forma, por meio das pesquisas e estudos realizados, buscou-se compreender a interação do usuário com as texturas propostas para possível aplicação em projetos de produtos, verificando as percepções sensoriais associadas às mesmas que agregam valor aos produtos e interferem na decisão de compra. / This work aims to establish an interaction between user and product, from a biomimetic point of view, supported by studies about the passerines Sicalis flaveola, associated with product design and intangible characteristics. Biomimetics prioritizes the study of natural systems and elements for the implementation of projects seeking strategies and solutions offered by the nature. The passerines (birds) are natural elements of great importance because of its charming features and structural formation. In this context, the study of these elements are very important for the development of projects aimed to meet the needs and demands of the consumer market, whereas the association with intangibles aspects. In this specific work, textures were developed based on the morphology of the feathers of the Sicalis flaveola applied to different materials surfaces, according with macroscopic and microscopic analysis that seek to highlight the main features of structural, functional and aesthetic of the feathers in study. After defined and applied textures in samples of different materials, these were made available to consumers to verify the interaction between user and proposed object from the realization of sensory analysis techniques and interviews. During the execution o f work were used also other different methodological techniques, research and analysis related to the object of study, such as literary review, field study and experimentation of product. Therefore, by means of these research and studies, the work sought to understand the user's interaction with the textures proposals for possible application in product design, verifying sensory perceptions associated with them that add value to products and influence the buying decision.