Orientador: Antonio Carlos Guastaldi / Resumo: A atividade biológica do titânio comercialmente puro - Ti c.p. em relação aos tecidos duros é melhorada mediante a modificação de sua superfície empregando-se recobrimento com material bioativo. Um dos materiais bioativos mais utilizados é a Hidroxiapatita - HA, uma das fases das apatitas (fosfatos de cálcio de variadas razões Ca/P), principal constituinte mineral do tecido ósseo. Contudo, além da HA, vários outros fosfatos de cálcio também ocorrem em sistemas biológicos, tais como fosfato de cálcio amorfo - ACP, fosfato octacálcico - OCP e o fosfato tricálcico - TCP, aumentando o interesse nas possibilidades de uso destes materiais como biocerâmicas. Uma técnica de recobrimento muito utilizada nos últimos anos tem sido o Método Biomimético. Seu sucesso deve-se à utilização de uma solução similar ao fluido corpóreo, denominada Synthetic Body Fluid - SBF, que propicia a mimetização do processo biológico realizado para a formação dos tecidos duros. O crescimento da HA e de outras apatitas, tanto no meio biológico quanto em SBF, ocorre em meio contendo, além de íons Ca2+ e PO4 3-, íons-traços essenciais tais como: Mg2+, HCO3 -, K+ e Na+. Alguns destes íons são conhecidos como inibidores do crescimento da HA, como Mg2+ e HCO3 -. Neste trabalho, estudou-se a influência dos íons K+, Mg2+, SO4 2- e HCO3 - na formação de apatitas, principalmente HA, sobre substratos metálicos de Ti c.p. previamente tratados com NaOH 5M. Os efeitos destes íons nos recobrimentos obtidos foram analisados antes e após tratamento térmico a 800ºC por microscopia eletrônica de varredura - MEV, espectroscopia de energia dispersiva de raios X - EDX, difratometria de raios X - DRX e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados mostraram que o crescimento de ACP foi favorecido pela presença dos íons Mg2+ e CO3 2- na solução...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The biological activity of commercially pure titanium - c.p. Ti in relation to hard tissues is improved by modifying its surface using coating with bioactive materials. One of the bioactive materials most used is Hydroxyapatite - HA, one of the phases of the apatites (calcium phosphates of varied Ca/P reasons), main mineral constituent of the bone tissue. However, beyond the HA, several other calcium phosphates also occur in biological systems, such as amorphous calcium phosphate - ACP, octacalcium phosphate - OCP and tricalcium phosphate - TCP, increasing the interest in the possibilities of use of these materials as bioceramics. One technique of coating very used in the last years has been the Biomimetic Method. Its success must it the use of a similar solution to the corporeal fluid, called Synthetic Body Fluid - SBF, that propitiates the imitation of the carried through biological process for the formation of hard tissues. The growth of the HA and other apatites, as much in the biological environment as in aqueous solution as the SBF, occurs environment containing, beyond calcium and phosphate ions, essential ion-traces such as: Mg2+, HCO3-, K+ and Na+. Some of these elements are known as inhibiting of the growth of the HA, as Mg2+ and HCO3-. In this work, it was studied it influence of íons K+, Mg2+, SO42- and HCO3- in the formation of apatites, mainly HA, on metallic substrate of Ti c.p. previously treated with NaOH 5M. The effects of these ions in the obtained coating, before and after the thermal treatment at 800ºC, were analyzed by scanning electron microscopy - SEM, energy dispersive X-rays - EDX, X-ray diffractometer - XRD and Fourier transformation infrared - FT-IR. The results had shown that the growth of ACP was favored by the presence of íons Mg2+ and CO32- in the solution, being also favored its transformation the OCP before the thermal treatment. / Mestre

Redes Neurais têm sido um tema de pesquisas por pelo menos sessenta anos. Desde a eficácia no processamento de informações à incrível capacidade de tolerar falhas, são incontáveis os mecanismos no cérebro que nos fascinam. Assim, não é nenhuma surpresa que, na medida que tecnologias facilitadoras tornam-se disponíveis, cientistas e engenheiros têm aumentado os esforços para o compreender e simular. Em uma abordagem semelhante à do Projeto Genoma Humano, a busca por tecnologias inovadoras na área deu origem a projetos internacionais que custam bilhões de dólares, o que alguns denominam o despertar global de pesquisa da neurociência. Avanços em hardware fizeram a simulação de milhões ou até bilhões de neurônios possível. No entanto, as abordagens existentes ainda não são capazes de fornecer a densidade de conexões necessária ao enorme número de neurônios e sinapses. Neste sentido, este trabalho propõe DHyANA (Arquitetura Digital Neuromórfica Hierárquica), uma nova arquitetura em hardware para redes neurais pulsadas, a qual utiliza comunicação em rede-em-chip hierárquica. A arquitetura é otimizada para implementações de Máquinas de Estado Líquido. A arquitetura DHyANA foi exaustivamente testada em plataformas de simulação, bem como implementada em uma FPGA Stratix IV da Altera. Além disso, foi realizada a síntese lógica em tecnologia 65nm, a fim de melhor avaliar e comparar o sistema resultante com projetos similares, alcançando uma área de 0,23mm2 e potência de 147mW para uma implementação de 256 neurônios. / Neural Networks has been a subject of research for at least sixty years. From the effectiveness in processing information to the amazing ability of tolerating faults, there are countless processing mechanisms in the brain that fascinates us. Thereupon, it comes with no surprise that as enabling technologies have become available, scientists and engineers have raised the efforts to understand, simulate and mimic parts of it. In a similar approach to that of the Human Genome Project, the quest for innovative technologies within the field has given birth to billion dollar projects and global efforts, what some call a global blossom of neuroscience research. Advances in hardware have made the simulation of millions or even billions of neurons possible. However, existing approaches cannot yet provide the even more dense interconnect for the massive number of neurons and synapses required. In this regard, this work proposes DHyANA (Digital HierArchical Neuromorphic Architecture), a new hardware architecture for a spiking neural network using hierarchical network-on-chip communication. The architecture is optimized for Liquid State Machine (LSM) implementations. DHyANA was exhaustively tested in simulation platforms, as well as implemented in an Altera Stratix IV FPGA. Furthermore, a logic synthesis analysis using 65-nm CMOS technology was performed in order to evaluate and better compare the resulting system with similar designs, achieving an area of 0.23mm2 and a power dissipation of 147mW for a 256 neurons implementation.

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 objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para a preparação de compósitos de polidimetilsiloxano (PDMS)/fosfato de cálcio elaborado mediante a técnica biomimética. O processo envolveu a precipitação de partículas de fosfato de cálcio dentro da matriz elastomérica de PDMS durante a elaboração do compósito. A composição química da fase de reforço foi avaliada mediante difração de raios X (DRX) e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS). Micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram partículas pequenas (200 nm) de fosfato de cálcio homogeneamente distribuídas e dispersas na superfície do compósito. A influência da fase de reforço na energia de superfície, resistência mecânica, bioatividade e viabilidade celular do compósito foram medidas. A incorporação das partículas no PDMS levou ao aumento dos valores da energia de superfície. Os resultados do ensaio de resistência mecânica à tração mostraram que o compósito elaborado com 25 %(v/v) de reforço apresentou um aumento de 15 % de resistência à tração com relação ao PDMS puro. O ensaio de biatividade in vitro mostrou que após de 7 dias de imersão em fluido biológico simulado (SBF), uma camada homogênea de cristais com a morfologia da hidroxiapatita foi precipitada na superfície do compósito, este resultado sugere que o compósito poderá demonstrar uma excelente bioatividade uma vez implantado in vivo. / The main objective of this study was to develop a method to prepare poly(dimetilsiloxane) (PDMS)/calcium phosphates composites by using the biomimetic technique. The process involved the precipitation of calcium phosphate particles within the PDMS matrix during the composite fabrication. The chemical composition of the filler phase was studied by means of X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Scattering electron microscopy (SEM) micrographs showed tiny particles (200 nm) of calcium phosphate evenly distributed and dispersed on the composite surface. The influence of the filler phase on the composite surface energy, tensile strength, bioactivity and cellular viability were assessed. The incorporation of the particles to the PDMS led to higher surface energy values. The tensile measurements showed that the composite made with 25 %(v/v) of filler achieved a 15 % increased in the tensile strength, once compared to the pure PDMS. The in vitro bioactivity essay showed that after 7 days of soaking in simulated body fluid (SBF) a homogeneous layer of HAp like crystals can be seen on the composite surface, this result suggested that the composite will demonstrate a excellent bioactivity once implanted in vivo.

As porfirinas e seus derivados têm sido, ao longo dos anos, alvos de vários campos diferentes de interesse, obtendo diversas aplicações, as quais tem aumentado constantemente com o decorrer dos anos. Dentre suas aplicações, uma das mais importantes se encontra no campo da Medicina moderna, sendo a principal na área de detecção e extirpação de tecidos modificados, a partir da Terapia Fotodinâmica (do termo inglês Photodynamic Therapy – PDT), apresentando resultados promissores. Em diversos processos biológicos, as porfirinas podem existir na forma monomérica ou na forma agregada. Entretanto, a agregação de porfirinas reduz sua eficiência nas aplicações em PDT devido a redução dos tempos de vida e rendimentos quânticos de produção dos estados excitados singleto e tripleto e levando, conseqüentemente, a redução na produção de oxigênio singleto. Diversos fatores influenciam o processo de agregação das porfirinas. Dentre eles, a interação eletrostática exerce um importante papel. A modulação dessa interação pode tanto estimular a agregação, quanto diminuir a probabilidade de formação dos agregados. Deste modo, condições externas, tais como pH, força iônica e especialmente a interação com sistemas microheterogêneos podem modificar essa interação e influenciar também nas características de agregação. Neste trabalho buscamos avaliar, através de diversos métodos espectroscópicos, os efeitos da interação das porfirinas meso-tetrakis (p-sulfonatofenil) porfirina (TPPS4), aniônica, e meso-tetrakis (4-N-metilpiridil) porfirina (TMPyP), catiônica, com sistemas microheterogêneos naturais e sintéticos (células “ghost” de eritrócitos e micelas) em função da sua própria estrutura, da estrutura destes sistemas e de fatores externos (concentração, pH, força iônica). O interesse principal foi dedicado aos efeitos dessa interação na formação de agregados das porfirinas. Foram analisadas as mudanças nas características fotofísicas e fotoquímicas destes compostos, tais como espectros de absorção, rendimentos quânticos e tempos de vida dos estados excitados singleto e tripleto, produção de oxigênio singleto, etc, visando obter informações sobre o comportamento coletivo dessas porfirinas, o que é muito importante para as suas possíveis aplicações em medicina, em particular na Terapia Fotodinâmica do câncer. Foi descoberto que a interação da porfirina aniônica TPPS4 com micelas de carga oposta ou na presença de alta força iônica em pH < pKa estimula a formação seqüencial de dois tipos de agregados: inicialmente são formados agregados H que após certo período se transformam em agregados J. A formação desses agregados altera os espectros de absorção, rendimentos quânticos e tempos de vida dos estados excitados singleto e tripleto e produção de oxigênio singleto. Foi observado que a interação com porfirinas altera a c.m.c dos tensoativos, reduzindo em até três ordens de grandeza o valor da c.m.c dos tensoativos de carga oposta à das porfirinas. Associamos esta c.m.c com a formação de micelas mistas porfirina+tensoativo. Foi também observado que a adição de NaCl no sistema porfirina+micelas ou porfirina+células ghost facilita a penetração da porfirina no interior da micela ou membrana, diminuindo assim a probabilidade de contato entre as porfirinas e o oxigênio, reduzindo a constante bimolecular de supressão do estado tripleto da porfirina pelo O2. A fim de avaliar a influência da estrutura dos fotossensibilizadores (FS) na sua fototoxicidade, comparamos o efeito fototóxico de ambas porfirinas e dois corantes bisciânicos em células de linhagem neoplásica HT29. Os resultados foram analisados levando em consideração as características de ligação dos FS, sua penetração e localização nas células HT29. A fototividade de ambas porfirinas em cultura celular demonstrou ser independente do tipo de suas cargas, apresentado um perfil de toxicidade muito similar. Os BCDs apresentaram uma elevada toxicidade em comparação com a das porfirinas. Observamos que as porfirinas e os BCDs possuem uma cinética de acumulação muito similar e períodos de ligação muito próximos (2h). Entretanto, o tempo e o local de internalização parecem ser dependentes tanto da estrutura quanto da carga do FS. Assim, os BCDs se internalizaram após apenas 2 horas e se localizaram preferencialmente nas mitocôndrias. Por outro lado, a TPPS4 localiza-se principalmente nos lisossomos enquanto que a TMPyP parece estar localizada na membrana celular, ambas com um tempo de internalização de 24 horas. Estes resultados podem explicar a elevada fototoxicidade dos BCDs observada em nossos experimentos. / During several decades the porphyrins and their derivatives continue of interest in different areas including various applications, the number of which is increasing with time. One of their most important applications is in modern medicine to detect and extirpate modified tissues, the photodynamic therapy (PDT) being the principle area, which demonstrates promising results. Taking part of various biological processes, the porphyrins may exist as monomers or aggregates. However, aggregation reduces their efficacy in PDT as it shortens their lifetimes and quantum yields of excited singlet and triplet states, thus reducing the production of singlet oxygen. There exist various factors, which may modify aggregation of the porphyrins, the electrostatic interaction being very important. Modulation of this interaction can stimulate aggregation or reduce the probability of the aggregate formation. So external conditions such as pH, ionic strength and interaction with microheterogeneous systems can modify this interaction and thus affect the aggregation characteristics. In this work we present the results received with the help of various spectroscopic techniques on interaction of anionic meso-tetrakis (p-sulfonatophenyl) (TPPS4) and cationic meso-tetrakis (4-N-methyl-pyrydiumil) (TMPyP) porphyrins with natural and synthetic microheterogeneous systems (“ghost” erythrocyte membranes and micelles) in function of their proper structure, the structure of these systems and the external factors (concentration, pH, ionic strength). The principle attention was paid to the effects of this interaction on aggregation of the porphyrins. We analyzed variations in the porphyrin photophysical and photochemical characteristics such as absorption spectra, quantum yields and lifetimes of excited singlet and triplet states, singlet oxygen production, etc., to look for the regularities in their collective behavior which is very important at their possible application in medicine, in PDT of cancer, in particular. We found that the interaction of the anionic porphyrin TPPS4 with micelles of the opposite charge or in the presence of high ionic strength at pH<pKa stimulated sequential formation of two types of aggregates: at the beginning H aggregates were formed which transformed with time in J type. Formation of the aggregates modified the porphyrin absorption spectra, their lifetimes and quantum yields of excited singlet and triplet states and the production of singlet oxygen, as well. We observed that the interaction with porphyrins reduced up to three orders of magnitude the c.m.c. values for surfactants with the charge opposite to that of the porphyrin. We attribute these reduced c.m.c. values to formation of mixed micelles (surfactant + porphyrin). We observed that in the presence of NaCl in the systems (porphyrin + micelle) or (porphyrin + “ghost” cells) the dye penetrated more easily the interior of the micelle or the membrane, reducing the probability of its contact with oxygen, and, hence, reducing the bimolecular constant of triplet suppression by O2. To evaluate the influence of the structure of photosensitizers (PS) on their phototoxicity we compared phototoxic effects of both porphyrins and two biscyanine dyes upon the neoplasic cells line HT29. The results were analyzed taking into account the characteristics of photosensitizer binding, penetration and localization in cells. The photoefficacy of both porphyrins was demonstrated independent of the type of their charge, their phototoxicities being very close. The BCDs demonstrated the elevated phototoxicity as compared with that of porphyrins. We observed that both porphyrins and BCDs possessed very close accumulation kinetics and their binding periods were similar (2 h). Nevertheless, the time of the PS entrance to the cell and their intracellular localization were shown to depend on their structure and charge. So, the BCDs entered the cell in two hours and were localized preferably in mitochondrias. The TPPS4 localized in lysosomes, while TMPyP seemed to prefer the cell membrane, the time of entrance for both being close to 24 hours. These results may explain higher BCDs phototoxicity observed in the experiments.

O titânio apesar de ser um material muito utilizado em implantes devido a suas excelentes propriedades físicas não apresenta características bioativas, dessa forma, faz-se necessário a utilização de métodos de modificação de superfície para melhorar sua resposta biológica favorecendo a formação óssea. A partir dos anos 90, foi desenvolvido um método químico, relativamente simples, para induzir a bioatividade desses materiais metálicos inertes, cujo princípio é imitar as condições biológicas para obtenção do material desejado, denominado de método biomimético. Ainda assim, existe a preocupação desse material não causar rejeição por parte do organismo, causando não só infecções, que leva o paciente ingerir grande quantidade de antibióticos, mas também aumentando o tempo de intemação e gasto de recursos em remédios. Uma maneira de prevenção e tratamento de infecções microbianas é mediante a utilização de sais de prata. Dessa maneira, o presente trabalho apresenta resultados de recobrimento bioativo (HA) sobre superfície de titânio comercialmente puro (Ticp) dopado com íons \'AG\' para efeito bactericida. O recobrimento consiste em 2 etapas, na etapa 1 - Com 3 condições superficiais distintas: 1 - superfície lixada com lixa de \'SI\'C\' #150; 2 - superfície lixada e posterior tratamento químico com \'NA\'OH\' 5M à 60°C/24h; 3 - idem a condição 2 com posterior tratamento térmico a 600°C/1h, os substratos foram imersos em uma solução de silicato de sódio (SS) para a fase de nucleação e a etapa 2 - reimersão desses substratos em solução sintética que simula o plasma sanguíneo (SBF) concentrado (1,5SBF) para a precipitação e crescimento da camada de apatita. Após a etapa de recobrimento os substratos foram imersos em soluções de \'AG\'N0 IND.3\' com concentrações de 20 ppm e 100 ppm à 37°C/48h. A caracterização antes e após o recobrimento foi feita mediante microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia no infravermelho (IV), difração de raios X (DRX) e o efeito bactericida foi avaliado utilizando ensaio de cultura de bactérias - Teste de halo de inibição. Com os resultados obtidos constatou-se formação de uma camada de apatita em todos os tratamentos superficiais adotados, sendo urna camada mais homogênea para o tratamento T3. As amostras recobertas após os tratamentos superficiais T2 e T3 apresentaram efeito bactericida contra os dois tipos de bactérias a partir de 20 ppm de \'AG\' enquanto que a amostra com tratamento TI só foi possível observar esse mesmo comportamento para concentração de 100 ppm de \'AG\'. / Titanium despite being a material widely used in implants due to its excellent physical properties does not have bioactive characteristics, thus it is necessary to use methods of surface modification to improve its biological response favoring bone formation. From the 90s, we developed a chemical method, relatively simple to induce bioactivity of these inert metallic, whose principie is to mimic the biological conditions for obtaining the desired material, called biomimetic method. Still, there is concem that material does not cause rejection by the body, causing not only infections, which leads the patient to ingest large amounts of antibiotics, but also increasing the length of stay and spending resources on medicine. One way to prevent and treat microbial infections is by using silver salts. Thus, this paper presents results of bioactive coating (HA) on the surface of commercially pure titanium (Ticp) doped with \'AG\' ions for bactericidal effect. The coating consists of two steps, in step 1 - With three different surface conditions: a - surface sanded with sandpaper # 150 \'SI\'C\' 2 - sanded surface and subsequent chemical treatment with 5M \'NA\'OH\' at 60ºC/24h 3 - the same condition 2 with subsequent thermal treatment at 600ºC/1h, the substrates were immersed in a solution of sodium silicate (SS) to the nucleation stage and stage 2 - immersion in solution of these synthetic substrates which simulates the blood plasma (SBF) concentrated (1.5 SBF) for the precipitation and growth of apatite layer. After the step of coating the substrates were immersed in solutions of \'AG\'N\'O IND.3\' at concentrations of 20 ppm and 100 ppm at 37ºC/48h. The characterization before and after the coating was done by scanning electron microscopy (SEM), infrared (IR), X-ray diffraction (XRD) and the bactericidal effect was assessed using bacterial culture test - Test of inhibition zone. With the results obtained it was found formation of an apatite layer on all surface treatments adopted, being a homogeneous layer to T3. The coated samples after surface treatments T2 and T3 showed bactericidal effect against both types of bacteria from 20 ppm \'AG\' while the sample T1 was only possible to observe this behavior same concentration of 100 ppm \'AG\'.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma metodologia para a preparação de compósitos de polidimetilsiloxano (PDMS)/fosfato de cálcio elaborado mediante a técnica biomimética. O processo envolveu a precipitação de partículas de fosfato de cálcio dentro da matriz elastomérica de PDMS durante a elaboração do compósito. A composição química da fase de reforço foi avaliada mediante difração de raios X (DRX) e espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS). Micrografias obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostraram partículas pequenas (200 nm) de fosfato de cálcio homogeneamente distribuídas e dispersas na superfície do compósito. A influência da fase de reforço na energia de superfície, resistência mecânica, bioatividade e viabilidade celular do compósito foram medidas. A incorporação das partículas no PDMS levou ao aumento dos valores da energia de superfície. Os resultados do ensaio de resistência mecânica à tração mostraram que o compósito elaborado com 25 %(v/v) de reforço apresentou um aumento de 15 % de resistência à tração com relação ao PDMS puro. O ensaio de biatividade in vitro mostrou que após de 7 dias de imersão em fluido biológico simulado (SBF), uma camada homogênea de cristais com a morfologia da hidroxiapatita foi precipitada na superfície do compósito, este resultado sugere que o compósito poderá demonstrar uma excelente bioatividade uma vez implantado in vivo. / The main objective of this study was to develop a method to prepare poly(dimetilsiloxane) (PDMS)/calcium phosphates composites by using the biomimetic technique. The process involved the precipitation of calcium phosphate particles within the PDMS matrix during the composite fabrication. The chemical composition of the filler phase was studied by means of X-ray diffraction (XRD) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). Scattering electron microscopy (SEM) micrographs showed tiny particles (200 nm) of calcium phosphate evenly distributed and dispersed on the composite surface. The influence of the filler phase on the composite surface energy, tensile strength, bioactivity and cellular viability were assessed. The incorporation of the particles to the PDMS led to higher surface energy values. The tensile measurements showed that the composite made with 25 %(v/v) of filler achieved a 15 % increased in the tensile strength, once compared to the pure PDMS. The in vitro bioactivity essay showed that after 7 days of soaking in simulated body fluid (SBF) a homogeneous layer of HAp like crystals can be seen on the composite surface, this result suggested that the composite will demonstrate a excellent bioactivity once implanted in vivo.

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.

Orientador: Lauro Tatsuo Kubota / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T02:29:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_WilneydeJesusRodrigues_D.pdf: 6401846 bytes, checksum: 72d1c8253a6ec5d1d17792b0bd34ca39 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O presente trabalho descreve as aplicações de nanoreatores biomiméticos à peroxidase baseados em MIP ("Molecularly Imprinted Polymers") como uma ferramenta promissora para determinação de substâncias de grande interesse biológico e ambiental, tais como os compostos fenólicos (4-aminofenol e serotonina). Neste sentido, a síntese dos MIPs foi baseada na polimerização convencional em "bulk". Cada polímero foi sintetizado a partir do ácido metacrílico (monômero funcional), etileno glicoldimetilacrilato (reagente de ligação cruzada), 2¿2-azo-bis-isobutironitrila (iniciador radicalar), em presença de Fe(III)protoporfrina(IX) (hemina) como centro catalítico, o qual é responsável pela mimetização do sítio ativo da peroxidase, criando portanto, um polímero com impressão molecular cataliticamente ativo para o reconhecimento do 4-aminofenol e serotonina (moléculas molde). Além disso, a fim de avaliar a seletividade do material, foram preparados, paralelamente, polímeros sem a impressão molecular (NIP Non Imprinted Polymers) e também na ausência de hemina. Os MIPs foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia no infravermelho, área superficial específica, volume específico dos poros, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura. Parâmetros cinéticos, incluindo valores de velocidade máxima, Vmax e constante aparente de Michaelis¿Menten, Km foram obtidas pelo gráfico de Lineweaver-Burk. Para aplicação analítica, em amostras de água e soro sanguíneo, sistemas amperométricos foram otimizados através de análise multivariada / Abstract: The present work describes the applications of biomimetic nanoreactor to the based peroxidase in molecularly imprinted polymers (MIP) as a promising tool for determination of substances of high biological and environmental interest, such as phenolic compounds (4-aminophenol and serotonin). In this sense, the synthesis of MIPs was based on the conventional polymerization in bulk. Each polymer was synthesized from methacrylic acid (functional monomer), ethylene glycol dimethacrylate (cross-linking reagent), 2,2'-azobis-isobutyronitrile (initiator), in the presence of Fe(III)protoporphyrin(IX) (hemin) as a catalytic center, which is responsible for the mimic of the active site of peroxidase, creating therefore, a molecularly imprinted polymer active catalytically for the recognition of the 4-aminophenol and serotonin (template molecules). Furthermore, in order to evaluate the selectivity of the material, were prepared, parallel, polymers without the molecular impression (NIP - Non imprinted polymers) and also in the hemin absence. The MIPs were characterized by the techniques of infrared spectroscopy, specific surface area, specific pore volume, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy. Kinetic parameters, including values for maximum rate, Vmax and Michaelis-Menten apparent constant, Km were obtained from Lineweaver-Burk plots. For analytical application, in samples of water and blood serum, amperometric systems were optimized through multivariate analysis / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências

A utilização de biocerâmicas de natureza inerte, como a alumia e zircônia, têm ao longo dos últimos anos, estimulado grande interesse científico no entendimento dos mecanismos biológicos dos biomateriais. Por sua vez, cerâmicas bioativas (a base de fosfatos de cálcio) apresentam uma melhor estabilidade química superficial e biocompatibilidade, entretanto, suas limitações estão relacionadas a baixos valores de propriedades mecânicas. Assim, a técnica de recobrimento de alumina-zircônia, em soluções de concentrações semelhantes ao fluido corpóreo, possibilita o desenvolvimento de uma camada bioativa, que induz uma melhor interação osso-implante. Além disso, cerâmicas porosas (arcabouços) com morfologia e distribuição bem definida são reconhecidamente empregadas como suporte para o crescimento, fixação e desenvolvimento de tecido no interior do implante. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi obter corpos de prova porosos de alumina e alumina contendo 5% em volume de inclusões nanométricas de zircônia. A obtenção dos corpos porosos se baseou no processo gelcasting de espumas, sem atmosfera controlada, seguido pelo tratamento químico de superfície com ácido fosfórico e finalmente, pelo recobrimento biomimético para o período de 7, 14 e 21 dias de incubação. As caracterizações dos corpos de prova foram realizadas através de porosidade aparente, microscopia eletrônica de varredura (MEV) aliada à espectroscopia por dispersão de energia (EDS) e ensaio de compressão diametral. Os resultados indicaram a obtenção de corpos porosos de alumina e alumina-zircônia com alta homogeneidade de poros em toda a estrutura com elevada interconectividade. O método de recobrimento biomimético promoveu uma formação efetiva de apatita na superfície e no interior dos poros dos corpos porosos em todas as composições e condições estudadas, contudo, essa formação se apresentou mais uniformemente distribuída na superfície dos nanocompósitos porosos de alumina-zircônia tratados com ácido fosfórico, indicando que a presença da zircônia nanométrica estimula a formação da nucleação da apatita a partir das interações entre os grupos (Zr-OH). Além disso, bons valores de resistência mecânica à compressão da matriz foram alcançados, potencializando a aplicação dos corpos porosos de alumina e de alumina-zircônia recobertos com fosfato de cálcio como bons substitutos ósseos. / The use of naturally inert bioceramics as alumina and zirconia has over the last few years spurred great scientific interest in understanding the biological mechanisms of biomaterials. In turn, ceramic biactive (by calcium phosphate), have a better surface biocompatibility and chemical stability. However, their limitations are related to low values of mechanical properties. Thus, the alumina-zirconia coating technique, in similar concentrations to the body fluid solutions, enables the development of a bioactive layer, which induces a better implantbone interaction. Furthermore, porous ceramic (scaffolds) with a defined morphology and distribution are known by using it as support for the growth, attachment and tissue development within the implant. In this sense, the objective of this study was to obtain porous bodies of alumina and alumina containing 5%vol. nanometric zirconia inclusions. The obtaining of porous bodies based on the gelcasting foams process without controlled atmosphere, followed by chemical surface treatment with phosphoric acid, and finally the biomimetic coating to the period of 7, 14 and 21 days of incubation. The characterizations of the samples were performed by apparent porosity, scanning electron microscopy (SEM) coupled with energy dispersive spectroscopy (EDS) and diametrical compression test. The results indicated porous bodies of alumina and alumina-zirconia with high homogeneity throughout the pore structure with high interconnectivity. The biomimetic coating method promoted effective formation of apatite on the surface and within the pores of the porous bodies in all investigated compositions and conditions, however, such a formation is presented more evenly distributed on the surface of porous alumina-zirconia nanocomposite acid-treated phosphoric, indicating that the presence of nano-zirconia stimulates the formation of nucleation of apatite from interactions between groups (Zr-OH). Furthermore, good values of compressive strength of the matrix that have been achieved, enhancing the application of the porous bodies of alumina and alumina-zirconia coated with calcium phosphate bone substitutes as well.