Esta dissertação investiga os processos que levam células a se organizarem em certas configurações, focando propriedades topológicas, geométricas e aquelas originadas na sua dinâmica. Para tanto, começamos revisando propriedades de topologia de equilíbrio de sistemas que minimizam áreas de contato entre células. Prosseguimos com o estudo de estruturas de células biológicas, incorporando as devidas modificações provenientes das propriedades biológicas, sendo introduzida, por exemplo, a Hipótese da Adesão Diferenciada formulada por Steinberg (1975). Suas implicações são estudadas utilizando o Modelo Celular de Potts ao realizar simulações de Monte Carlo. Mostramos resultados das dinâmicas de reagrupamento celular que é um dos processos que ocorre na embriogênese e morfogênese, em que células se redistribuem de modo a formar padrões típicos. É feita uma análise, tanto teórica quanto por simulações, de como interações adesivas entre tipos diferentes de células, e estas com o meio, influenciam a evolução destas configurações. A seguir, tornamos evidente analogias entre tecidos e fluidos imiscíveis, de modo a explorar não apenas a influência de coesões e adesões celulares, como também propriedades viscoelásticas e de tensões superficiais apresentadas pelos agregados - estruturas macroscópicas constituídas por muitas subunidades celulares. Acompanhando os resultados teóricos, apresentamos observações experimentais de reorganização celular a partir de agregados aleatórios de células de hidras. A reorganização celular destes agregados é estudada a partir das configurações iniciais aleatórias até o momento em que se estabelece uma esfera com cavidade formada por duas camadas epiteliais, endoderme e ectoderme Neste estágio ocorrem os bursts, eventos de ruptura reversíveis do tecido superficial do agregado com expulsão do conteúdo contido na cavidade. É proposto um estudo via simulações deste fenômeno a fim de elucidar as propriedades básicas de deformações, adesões e movimentos de células num tecido. Ainda no contexto experimental, realizamos outras medidas nos agregados de hidra, como a obtenção de tensões superficiais e registro da dinâmica de arredondamento. Finalmente, unimos as considerações sobre topologias de estruturas celulares com as propriedades emergentes de interações de adesão com mais um elemento, mitose. Apresentamos modelos de crescimento celular e discutimos suas características para a dinâmica populacional de células. Ao introduzir dados sobre comportamentos regulatórios de proliferação celular, colocamos ênfase no estudo das patologias ao estudar câncer utilizando o Modelo de Gompertz como descrição da proliferação. Realizamos experiências utilizando 6 linhagens cancerígenas diferentes e propomos uma interpretação biológica dos parâmetros matemáticos que descrevem o crescimento. A hipótese por nós levantada é de que a forma da célula influencia no seu comportamento. Verificamos a viabilidade de tal hipótese através de uma série de simulações por Modelo Celular de Potts. Os resultados gerados se assemelham aos dados experimentais, de maneira que chegamos a conclusão final que processos intrínsecos regulatórios de uma célula (no caso o ciclo mitótico), propriedades adesivas de células, características fenotípicas e distribuições topológicas de um tecido, são intimamente interligados.

[pt] Os maciços rochosos encontram-se submetidos a estados biaxiais e triaxiais de tensão. O conhecimento da deformabilidade e da resistência das rochas sob tais condições é fundamental para o cálculo da capacidade de suporte de fundações em rochas, projeto de barragens, mineração, prospecção e extração de petróleo, construção de túneis, etc. Para tanto, a realização de ensaios, quer sejam de campo ou de laboratório, é de grande valia. Devido à dificuldade de realização de ensaios biaxiais, e sendo a solicitação triaxial a mais comum, é bastante pertinente o estudo do comportamento das rochas quando submetidas a tal carregamento. O objetivo do presente trabalho é o desenvolvimento de uma célula triaxial para ensaios de laboratório em rochas, capaz de suportar uma pressão confinante de até 70 MPa. O equipamento permite instrumentação interna dos corpos de prova. Foi prevista a obtenção de medidas de poropressão, tanto de topo quanto de base, e a possibilidade de percolação de fluido pelo espécime ensaiado. A fim de se caracterizar o equipamento, foram executados ensaios em espécimes de aço e rocha. A rocha estudada foi um gnaisse leptinito encontrado no município do Rio de Janeiro (Morro Dona Marta). / [en] Rock masses are submitted to biaxial and triaxial states of stress. Deformability and strength properties of rocks under such conditions are essential data for calculating bearing capacity of foundations, design of dams, mining excavations, oil exploration, tunnelling etc. For these purposes, laboratory and in situ tests are of great importance. Studying rock behaviour when submitted to triaxial loading is of great concern, due to the difficulty in carrying out biaxial tests and because triaxial state of stress is more common. This thesis presents the design and construction of a triaxial cell for laboratory tests in rocks, which is able to support a confining pressure as high as 70 MPa. The equipment allows internal specimen instrumentation. Top and bottom pore-pressure measurements have been predicted, and fluid percolation through the specimen is possible. Tests on steel and rock specimens were carried out to comission the equipment. The rock tested is a leptinite gneiss found in the city of Rio de Janeiro (Morro Dona Marta). / [es] Los macizos rocosos se encuentran sometidos a estados de tensión biaxiales y triaxiales. El conocimiento de la deformabilidad y de la resistencia de las rocas bajo tales condiciones es fundamental para el cálculo de la capacidad de soporte de fundaciones en rocas, proyecto de presas, mineración, prospección y extracción de petróleo, construcción de túneles, etc. De aqui la importancia de la realización de ensayos, ya sean de campo o de laboratorio. Considerando la dificuldad para la ejecución de ensayos biaxiales, y como la solicitación triaxial es la más común, resulta pertinente el estudio del comportamiento de las rocas cuando son sometidas a tal carga. EL objetivo del presente trabajo es el desarrollo de una célula triaxial para ensayos de laboratorio en rocas, capaz de soportar una presión de confinación de hasta 70 MPa. El equipo permite la instrumentación interna de los cuerpos de prueba. Fue previsto obtener medidas de poropresión, tanto de pico cuanto de base, y la posibilidad de percolación de fluido por el espécimen ensayado. Con el objetivo de caracterizar el equipo, se ejecutaron ensayos en espécimes de acero y roca. La roca estudada fue un gnaise leptinito encontrado en el município del Rio de Janeiro (Morro Dona Marta).

[pt] Nos últimos anos, vários estudos têm sido realizados na aplicação dos microrganismos na biotecnologia mineral, atuando como coletores, depressores ou espumantes amigáveis com o meio ambiente, e induzindo propriedades hidrofóbicas, uma vez que eles podem-se aderir seletivamente sobre a superfície do mineral. O objetivo deste trabalho é estudar e avaliar o comportamento da cepa Rhodococcus ruber com a hematita. Entre os estudos efetuados estão à adesão microbiana à superfície mineral, medida do potencial zeta e análise no infravermelho antes a após interação do biorreagente com a hematita, assim como o estudo dos ensaios de microflotação. A amostra foi condicionada com a suspensão de biomassa por meio de agitação sob condições específicas, tais como tamanho das partículas, concentração da biomassa, pH da solução e tempo de condicionamento. Os resultados mostraram uma mudança no perfil do potencial zeta da hematita após interação com a R.ruber, e sua adesão na superfície do mineral foi maior ao redor do pH 3, e na concentração de 0.60g.L(-1) (10(9) células). Estudos de flotação foram realizados na célula de flotação modificada Partridge-Smith de 0.23L, e a maior valor de flotabilidade (84 por cento) foi atingido na fração menos 53 mais 38 um. Estudos complementários de flotabilidade foram realizados utilizando o espumante comercial Flotanol D24 combinado com a biomassa R.ruber, encontrando resultados interessantes em função do tamanho de partícula. Assim esta pesquisa visa avaliar a eficiência da bioflotação de minerais, particularmente da hematita, e do uso potencial do Rhodococcus ruber como biocoletor, projetando-se a uma futura aplicação na indústria da flotação mineral. / [en] In the recent years, research has been developed in the application of microorganisms in mineral technology, acting as environmental friendly collectors, depressors and/or frothers and inducing hydrophobic properties, since they can be selectively adhere onto the surface of the mineral. This research work deals with the fundamental aspects of hematite flotation using the bacterial strain Rhodococcus ruber. The aim of this research was to study and evaluate the behavior of Rhodococcus ruber strain before and after interaction with hematite particles. The sample was conditioned with the biomass suspension by stirring under specific conditions such as particle size, biomass concentration, pH solution and conditioning time. Among the studies conducted are the microbial adhesion to the mineral surface, zeta potential measurements and analysis of infrared spectra before and after interaction of Rhodococcus ruber with hematite, as well as microflotation studies. The results showed a change in hematite zeta potential profile after interaction with Rhodococcus ruber, and its adhesion onto the mineral surface was higher at pH 3 and at concentration of 0.60 g.L(-1) (10(9) cells). Flotation studies were carried out in a 0.23L modified Partridge-Smith flotation cell, and the highest floatability (84 percent) was achieved at size fraction any less 53 more 38 um. Also, floatability studies were performed using frother Flotanol D24 combined with the Rhodococcus ruber biomass, concluding with interesting results in function of the particle size range. This work aims to evaluate the efficiency of bioflotation of minerals, particularly hematite, and the potential use of Rhodococcus ruber as biocollector, projecting its future application in mineral flotation industry.

[pt] Em geral a segurança das estruturas hidráulicas, em particular das barragens é muitas vezes ameaçada devido à formação de erosão próximo as fundações em conseqüência das altas velocidades dos jatos que partem dos vertedouros atingindo os maciços rochosos a jusante. O fenômeno de erosão envolve uma complexa interação entre processos hidráulicos e mecânicos. Um dos principais problemas no desenvolvimento dos métodos para estudo de erosões em rocha, esta associados ao entendimento dos complexos fenômenos físicos envolvidos no processo, cuja maioria não pode ser descritos e nem testados em escala de laboratório. A observação de fenômenos naturais, a avaliação do desempenho de estruturas hidráulicas, juntamente com a realização de experimentos em nível de laboratório e o desenvolvimento de modelos analíticos e numéricos têm contribuído muito para o entendimento dos mecanismos envolvidos no processo de erosão. Neste contexto, com o apoio da empresa Eletrobrás Furnas, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo físico implantado no laboratório de geotecnia da PUC-Rio, o qual possibilita a compreensão do processo físico de movimentação dos blocos rochosos durante a erosão, além da verificação e calibração de modelos numéricos a serem desenvolvidos. Inicialmente são abordados aspectos básicos sobre o comportamento mecânico e hidráulico dos maciços rochosos fraturados, evidenciando as propriedades das descontinuidades, além da importância destes aspectos no comportamento dos maciços ao efeito erosivo. O segundo capitulo apresenta o objeto de estudo deste trabalho, que é, o entendimento do fenômeno erosivo de maciços rochosos fraturados a jusante de dissipadores do tipo salto esqui, sendo abordado os aspectos hidráulicos e geomecânicos básicos envolvidos e os métodos existentes para a avaliação da erosão. O terceiro capítulo apresenta a proposta da célula cilíndrica desenvolvida, sendo descrito aspectos importantes, tais como a escolha do tipo de material, detalhamento e dimensionamento da célula. O próximo capítulo tem como intuito principal apresentar inicialmente os diferentes equipamentos utilizados nos ensaios juntamente com o sistema de aquisição de dados desenvolvido. Sendo também apresentada a metodologia utilizada para execução dos ensaios. O penúltimo capítulo apresenta a descrição dos ensaios realizados, os quais buscaram o melhor entendimento comportamento dos blocos rochosos durante o processo erosivo que ocorre a jusante de vertedouros. Os resultados experimentais obtidos pelo modelo físico desenvolvidos são apresentados, mostrando que é um importante equipamento de análise experimental para a previsão de processos erosivos a jusante de vertedouros, mas que também pode servir como suporte para a verificação e a calibração de modelos numéricos a serem desenvolvidos, os quais poderão servir como medidas de engenharia para mitigação do fenômeno erosivo. / [en] In general the safety of hydraulic structures, particularly dams is often threatened due to the formation of erosion around the foundations as a result of high speeds of the jets leaving the spillways reaching solid rock downstream.The erosion phenomenon involves a complex interaction between processes hydraulic and mechanical. A major problem in developing methods for study of erosion in rock, associated with this understanding of complex physical phenomena involved in the process, most of which can not be described nor tested in scale laboratory.The observation of natural phenomena, the performance evaluation of hydraulic structures, along with performing experiments in laboratory level and the development of analytical models and numbers have contributed greatly to the understanding of the mechanisms involved in the process of erosion.In this context, with the support of the company Eletrobrás Furnas, this paper presents the development of a physical model implemented in geotechnical laboratory at PUC-Rio, which furthers our understanding of physical process of transferring blocks of rocks during erosion, beyond verification and calibration of numerical models to be developed.Initially, it discusses basic aspects of the behavior mechanical and hydraulic fractured rock masses, showing the properties of the discontinuities and the importance of these aspects in behavior of the massive erosive effect.The second chapter presents the object of the present study, that is, the understanding of the phenomenon of erosive fractured rock masses downstream sinks like ski jumping, and discussed aspects basic hydraulic and geomechanical involved and existing methods for the assessment of erosion.The third chapter presents the proposal of the cylindrical cell developed as described important aspects such as choice the type of material, detail and scale of the cell.The next chapter is the primary purpose to present initially different equipment used in the tests with the system developed data acquisition. Is also presented methodology used to perform tests. The penultimate chapter presents a description of the tests, the which sought to better understand the behavior of rock blocks during the erosion process that occurs downstream of spillways. The experimental results obtained by physical model is developed presented, showing that it is an important analytical equipment experimental prediction of erosion downstream spillway, but it can also serve as support for verification and calibration of numerical models to be developed, which can serve as engineering measures to mitigate the erosion phenomenon.

[pt] A região amazônica é uma extensa área de grande importância política e estratégica para o futuro do Brasil. Por suas características, tais como, a distâncias entre cidades e vilarejos, a impenetrabilidade da floresta, a dificuldade de construção de rodovias, etc. é imediato constatar a importância primordial de ser atendida por sistemas de telecomunicações sem fio, particularmente de redes via satélite, eficientes e confiáveis. Qualquer operação militar ou civil na região, como o próprio sistema SIPAM (Sistema de Proteção da Amazônia) ou qualquer sistema de comando e controle necessita, para o seu êxito, do planejamento correto dos sistemas de comunicações via satélite fundamentais para a defesa e a manutenção da soberania e da integridade territorial da região, diretamente relacionado ao conceito de segurança nacional. O problema é que, devido à necessidade de descongestionar o uso do espectro, tais sistemas passaram a utilizar freqüências acima de 10 GHz de forma mais intensa. Esta situação tornou primordial a avaliação dos efeitos da precipitação sobre a propagação dos sinais radioelétricos. O planejamento dos atuais sistemas de comunicações por satélite que operam nas bandas Ka e Ku está, nos dias de hoje, fortemente dependente da atenuação produzida pela chuva, que delimita, na maioria dos casos, até mesmo a sua disponibilidade. Neste contexto, o presente trabalho procura contribuir através de um estudo radiometeorológico da região Amazônica. O levantamento e a análise de informações sobre a chuva permite a obtenção de parâmetros a serem utilizados no aprimoramento e no desenvolvimento de modelos que visam à otimização dos projetos de novos sistemas de comunicações e/ou a expansão de sistemas existentes. Tendo em vista que, no processo de avaliação do efeito da chuva sobre o sinal, a distribuição estatística da taxa de precipitação de um determinado local é um parâmetro meteorológico essencial, foram realizadas medidas em nove localidades da Amazônia, por uma rede de pluviógrafos do tipo caçamba basculante, instalada na região com este objetivo específico. As distribuições estatísticas cumulativas da taxa de precipitação, anual e para o pior mês, foram levantadas e processadas, assim como confrontadas com os modelos de predição atuais de forma a avaliá-los quanto à aplicabilidade na região. O modelo atualmente adotado pela Recomendação do UIT-R1 P.837-4, foi cuidadosamente investigado, sendo proposta a atualização de alguns de seus parâmetros, objetivando aprimorar o desempenho na região. O comportamento dinâmico da precipitação e o conseqüente efeito sobre a propagação dos sinais foram discutidos e comentados os aspectos onde este conhecimento é fundamental para a implementação de técnicas de melhoria para aumentar a confiabilidade dos sistemas. Foi também realizado, com base em dados provenientes dos radares meteorológicos do SIPAM (Sistema de Proteção da Amazônia), um estudo da estrutura espacial da precipitação, de grande utilidade no aprimoramento de modelos físicos de predição da atenuação por chuva. Neste particular, foi possível tratar nesta tese questões como a relação Z-R (refletividade-precipitação) para os radares e a determinação das dimensões horizontais e vertical da célula de chuva. Por fim, foi desenvolvido um modelo matemático para representar o comportamento estatístico de duas células de chuva, separadas por uma dada distância, com a finalidade de fornecer subsídios para a interpretação física do funcionamento da técnica de diversidade de sítio em um sistema de comunicações por satélite. / [en] The Brazilian Amazon is a very large equatorial region, covered by a dense jungle and located in the North of Brazil. Its political and strategic importance is nationally recognized. Consequently, wireless communications play a fundamental role under the point of view of its development, support to its inhabitants and state security. In this context, the main motivation for the work described in this dissertation was the possibility of contributing to the progress of the Amazon region. Nowadays, the use of frequencies above 10 GHz is growing fast, not only as a solution to overcome the problem of spectrum congestion, but also to increase the capacity of telecommunications systems. Unfortunately, these frequencies are strongly affected by precipitation. Once the equatorial climate is characterized by heavy rain, a radiometeorological study in the Amazon region seems to be essential for acquiring the information needed to improve the project criteria and the performance analysis of communication systems in this area. The first step in the investigation reported here was a study about the climate of the Amazon region. Köppen classification was adopted because its structure depends on temperature, precipitation and vegetation, factors that can be related to the statistical distribution of rain in a given area. According to this classification, the climate in the Amazon region is a tropical rainy (A), where 3 subtypes can be identified: Rainy equatorial (Af); Monsoon tropical (Am); Wet-and-dry tropical (Aw). The rainfall characteristics analysis was carried out with data from a pluviograph network covering the region of interest and consisting of 9 (nine) rain gauges. Tipping bucket rain gauges were used, in which, each tip corresponds to 0.1mm rainfall, the integration time being one minute and measuring a maximum precipitation rate of 240 mm/h. Complementary radar data from the SIPAM (Amazon system protection) network were also taken into account in this research. Radars operate in the frequency of 2.8 GHz (S-band), with 4.3m parabolic antennas and a maximum coverage of 400km. Based on precipitation measurements carried out for a period of one year (June 2004 to May 2005), a detailed study of rainfall rate distribution was developed. Both annual and monthly cumulative distributions were derived. Three mathematical models available in the literature for predicting the cumulative distribution of rainfall rate were compared and tested against the experimental data available. The Salonen-Baptista (S-B) was taken as reference in this dissertation. The reason for choosing this model was its global coverage and its dependence on meteorological parameters available in the region under study, allowing to be continuously extended over a large area. Additionally, this model is the basis of ITU-R Recommendation P.837-4. On the other hand, as radar measurements are of paramount importance in the analysis of the spatial structure of rain, based on the classical relation Z(mm6/m3) = a[R(mm/h)]b the conversion between radar reflectivity (Z) and rainfall rate (R) were carefully investigated. The experimental data from rain gauge and radar networks have allowed the examination of different questions: a) Dynamic behaviour of the rainfall rate; b) Horizontal and vertical distribution of rain; c) Correlation of rainfall rate measured in two points separated by a given distance. In each case, the use of the final results to the analysis of problems related to telecommunication systems was pointed out. Due to its relevance in the Amazon region, the application to satellite communications was emphasized.

O processo de autólise de células de leveduras Saccharomyces cereVlsrae durante a elaboração de vinhos espumantes é um dos fatores fundamentais na determinação da qualidade do produto. O presente trabalho objetivou desenvolver um processo que possibilita a obtenção e utilização no vinho espumante de um extrato de leveduras, de maneira a acelerar ou incrementar o fenômeno de autólise, almejando-se um produto final de maior qualidade em menos tempo e a um menor custo. A cepa de S. cerevisiae Uvaferm CGC62 da empresa Danstar Fermant-L'Allemand foi recolhida na fase estacionária de crescimento. A biomassa foi submetida a diversos ensaios, de maneira a testar o efeito da temperatura no processo de autólise e a eficiência de diversos métodos fisicos e químicos de ruptura ou permeabilização do envelope celular. Posteriormente, foram adicionados extratos de leveduras (obtidos nas melhores condições de tratamento testados anteriormente) em um "vinho espumante artificial" em maturação de maneira a testar o seu efeito. Foram analisados a proteína solúvel e a atividade enzimática intracelular como indicadores da eficiência dos diferentes tratamentos. Os métodos fisicos de ruptura do envelope celular (pérolas de vidro, sonicador, moinho coloidal) mostraram-se muito mais eficientes do que o uso do etanol como agente permeabilizador e não diferiram grandemente entre si. Altas temperaturas de tratamento (40-50°C) provocaram uma maior liberação de compostos nitrogenados da célula de levedura, porém levaram a uma maior inativação enzimática, o que não ocorreu em temperaturas mais baixas. Resolveu-se, então, comparar o efeito da adição no "vinho espumante artifial" de extratos obtidos a 20°C, rico enzimaticamente, e a 40°C, com baixa atividade enzimática, mas com grande riqueza em compostos nitrogenados. O extrato obtido a 40°C foi mais eficiente no enriquecimento do "vinho espumante" em compostos intracelulares de potencial qualitativo durante um período de 3 meses. / The process of cell autolysis of the yeast Saccharomyces cerevisiae during the elaboration of sparkling wines is one of the most important factors afecting the quality of the product. The aim of this research was to develop a process which allows the obtention and the use of yeast extracts in sparkling wines in order to speed up or increase the phenomenon of autolysis in such a way that a gain in quality could be obtained in a shorter time and also be more economical. The UV AFERM CGC62 strain of S. cerevisiae produced by Danstar FermantL'Allemand was harvested in the stationery phase of growth. The biomass was submitted to several treatments in order to study the effect of temperature in the process of autolysis along with the eficiency of several physico and chernical methods o f cell envelop breakdown or permebialization. Y east extract obtained under the best conditions among the tested treatments was added to "artificial sparkling wine" under maturation. Soluble protein and intracellular enzimatic activity were analysed as a way to access eficiency factors for the treatments. The physical methods of cell breakdown (glass beads, sonicator, homogenizer) showed to be much more efficient than the use of ethanol as a permeabilizer and, were very alike. Temperatures of treatment around 40-50 °C promoted a higher liberation of nitrogen compounds from cells causing however a higher enzyme inactivation, not observed when lower temperatures were used. Both extracts were used and their effects were compared. During a period of three months, the high temperature extract showed to be more efficient as to the enhancement of the contents of intracellular compounds o f the sparkling wine with quality potential.

O processo de autólise de células de leveduras Saccharomyces cereVlsrae durante a elaboração de vinhos espumantes é um dos fatores fundamentais na determinação da qualidade do produto. O presente trabalho objetivou desenvolver um processo que possibilita a obtenção e utilização no vinho espumante de um extrato de leveduras, de maneira a acelerar ou incrementar o fenômeno de autólise, almejando-se um produto final de maior qualidade em menos tempo e a um menor custo. A cepa de S. cerevisiae Uvaferm CGC62 da empresa Danstar Fermant-L'Allemand foi recolhida na fase estacionária de crescimento. A biomassa foi submetida a diversos ensaios, de maneira a testar o efeito da temperatura no processo de autólise e a eficiência de diversos métodos fisicos e químicos de ruptura ou permeabilização do envelope celular. Posteriormente, foram adicionados extratos de leveduras (obtidos nas melhores condições de tratamento testados anteriormente) em um "vinho espumante artificial" em maturação de maneira a testar o seu efeito. Foram analisados a proteína solúvel e a atividade enzimática intracelular como indicadores da eficiência dos diferentes tratamentos. Os métodos fisicos de ruptura do envelope celular (pérolas de vidro, sonicador, moinho coloidal) mostraram-se muito mais eficientes do que o uso do etanol como agente permeabilizador e não diferiram grandemente entre si. Altas temperaturas de tratamento (40-50°C) provocaram uma maior liberação de compostos nitrogenados da célula de levedura, porém levaram a uma maior inativação enzimática, o que não ocorreu em temperaturas mais baixas. Resolveu-se, então, comparar o efeito da adição no "vinho espumante artifial" de extratos obtidos a 20°C, rico enzimaticamente, e a 40°C, com baixa atividade enzimática, mas com grande riqueza em compostos nitrogenados. O extrato obtido a 40°C foi mais eficiente no enriquecimento do "vinho espumante" em compostos intracelulares de potencial qualitativo durante um período de 3 meses. / The process of cell autolysis of the yeast Saccharomyces cerevisiae during the elaboration of sparkling wines is one of the most important factors afecting the quality of the product. The aim of this research was to develop a process which allows the obtention and the use of yeast extracts in sparkling wines in order to speed up or increase the phenomenon of autolysis in such a way that a gain in quality could be obtained in a shorter time and also be more economical. The UV AFERM CGC62 strain of S. cerevisiae produced by Danstar FermantL'Allemand was harvested in the stationery phase of growth. The biomass was submitted to several treatments in order to study the effect of temperature in the process of autolysis along with the eficiency of several physico and chernical methods o f cell envelop breakdown or permebialization. Y east extract obtained under the best conditions among the tested treatments was added to "artificial sparkling wine" under maturation. Soluble protein and intracellular enzimatic activity were analysed as a way to access eficiency factors for the treatments. The physical methods of cell breakdown (glass beads, sonicator, homogenizer) showed to be much more efficient than the use of ethanol as a permeabilizer and, were very alike. Temperatures of treatment around 40-50 °C promoted a higher liberation of nitrogen compounds from cells causing however a higher enzyme inactivation, not observed when lower temperatures were used. Both extracts were used and their effects were compared. During a period of three months, the high temperature extract showed to be more efficient as to the enhancement of the contents of intracellular compounds o f the sparkling wine with quality potential.

O processo de autólise de células de leveduras Saccharomyces cereVlsrae durante a elaboração de vinhos espumantes é um dos fatores fundamentais na determinação da qualidade do produto. O presente trabalho objetivou desenvolver um processo que possibilita a obtenção e utilização no vinho espumante de um extrato de leveduras, de maneira a acelerar ou incrementar o fenômeno de autólise, almejando-se um produto final de maior qualidade em menos tempo e a um menor custo. A cepa de S. cerevisiae Uvaferm CGC62 da empresa Danstar Fermant-L'Allemand foi recolhida na fase estacionária de crescimento. A biomassa foi submetida a diversos ensaios, de maneira a testar o efeito da temperatura no processo de autólise e a eficiência de diversos métodos fisicos e químicos de ruptura ou permeabilização do envelope celular. Posteriormente, foram adicionados extratos de leveduras (obtidos nas melhores condições de tratamento testados anteriormente) em um "vinho espumante artificial" em maturação de maneira a testar o seu efeito. Foram analisados a proteína solúvel e a atividade enzimática intracelular como indicadores da eficiência dos diferentes tratamentos. Os métodos fisicos de ruptura do envelope celular (pérolas de vidro, sonicador, moinho coloidal) mostraram-se muito mais eficientes do que o uso do etanol como agente permeabilizador e não diferiram grandemente entre si. Altas temperaturas de tratamento (40-50°C) provocaram uma maior liberação de compostos nitrogenados da célula de levedura, porém levaram a uma maior inativação enzimática, o que não ocorreu em temperaturas mais baixas. Resolveu-se, então, comparar o efeito da adição no "vinho espumante artifial" de extratos obtidos a 20°C, rico enzimaticamente, e a 40°C, com baixa atividade enzimática, mas com grande riqueza em compostos nitrogenados. O extrato obtido a 40°C foi mais eficiente no enriquecimento do "vinho espumante" em compostos intracelulares de potencial qualitativo durante um período de 3 meses. / The process of cell autolysis of the yeast Saccharomyces cerevisiae during the elaboration of sparkling wines is one of the most important factors afecting the quality of the product. The aim of this research was to develop a process which allows the obtention and the use of yeast extracts in sparkling wines in order to speed up or increase the phenomenon of autolysis in such a way that a gain in quality could be obtained in a shorter time and also be more economical. The UV AFERM CGC62 strain of S. cerevisiae produced by Danstar FermantL'Allemand was harvested in the stationery phase of growth. The biomass was submitted to several treatments in order to study the effect of temperature in the process of autolysis along with the eficiency of several physico and chernical methods o f cell envelop breakdown or permebialization. Y east extract obtained under the best conditions among the tested treatments was added to "artificial sparkling wine" under maturation. Soluble protein and intracellular enzimatic activity were analysed as a way to access eficiency factors for the treatments. The physical methods of cell breakdown (glass beads, sonicator, homogenizer) showed to be much more efficient than the use of ethanol as a permeabilizer and, were very alike. Temperatures of treatment around 40-50 °C promoted a higher liberation of nitrogen compounds from cells causing however a higher enzyme inactivation, not observed when lower temperatures were used. Both extracts were used and their effects were compared. During a period of three months, the high temperature extract showed to be more efficient as to the enhancement of the contents of intracellular compounds o f the sparkling wine with quality potential.

Orientadores: Ana Flavia Nogueira, Jonas Gruber / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-14T17:00:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Freitas_JilianNeide_D.pdf: 8511541 bytes, checksum: 16cafd5a8e1e1563c206ffa381e7c35a (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Este trabalho consistiu no desenvolvimento e caracterização de materiais para aplicação em células fotovoltaicas híbridas. No Capítulo I, uma introdução geral sobre o funcionamento e estado da arte de células solares, e sobre as propriedades de polímeros condutores e nanopartículas inorgâncias é apresentada. O Capítulo II contém os objetivos deste trabalho. No Capítulo III, foram investigados novos polímeros condutores, baseados na combinação de unidades fluoreno com unidades tiofeno e/ou benzeno. As propriedades fotofísicas, eletroquímicas e de transporte de cargas foram caracterizadas, e esses polímeros foram então combinados com um derivado solúvel de fulereno (PCBM) e os compósitos formados (heterojunção) foram aplicados em células solares com configuração ITO | PEDOT:PSS | Heterojunção | LiF | Al. A seguir, foram sintetizadas nanopartículas de CdSe com diferentes tamanhos, usando um método descrito na literatura. Essas partículas foram caracterizadas por medidas de absorção e emissão, voltametria cíclica (VC), difração de Raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), conforme apresentado no Capítulo IV. Os polímeros investigados inicialmente foram combinados com as nanopartículas de CdSe, e esses materiais foram utilizados na montagem de células solares híbridas. De modo geral, os dispositivos apresentaram valores baixos de fotocorrente, o que foi atribuído ao fato de as nanopartículas inorgânicas não transportarem elétrons de forma efetiva nesses dispositivos. A seguir, propôs-se um novo sistema, em que a heterojunção constitui na mistura ternária polímero/CdSe/PCBM. Esses dispositivos foram caracterizados por curvas de corrente-potencial e pela resposta espectral do sistema, mostrando resultados extremamente promissores. Os sistemas ternários foram então investigados por diversas técnicas, como absorção, emissão, DRX, VC, TEM e microscopia de força atômica, a fim de determinar a atuação de cada componente da mistura ternária quando aplicados nas células solares. Esses resultados são apresentados no Capítulo V. No Capítulo VI, novos polímeros condutores derivados do polifluoreno, contendo unidades funcionais como grupos piridina, ou compostos aromáticos do tipo "push-pull", foram sintetizados pelo método de Gilch. A estrutura desses polímeros foi desenhada visando sua aplicação nas células híbridas, combinandoos com as nanopartículas de CdSe previamente sintetizadas. Esses materiais foram caracterizados por ressonância magnética nuclear de hidrogênio, espectroscopia no Infravermelho com transformada de Fourier. cromatografia por permeação em gel, análises térmicas e medidas eletroquímicas e de fotofísica. No Capítulo VII, propôs-se a introdução de um corante orgânico comercial (Disperse Red 1), como terceiro componente em uma mistura de poli(fluorenilenovinileno) e PCBM, visando aumentar a absorção de luz pela camada ativa do dispositivo. Foi realizado um extenso estudo usando técnicas fotofísicas e eletroquímicas para investigar o efeito da adição do corante, bem como determinar quais os tipos de processos (transferência de elétrons ou energia) ocorrem no sistema ternário. Finalmente o Capítulo VIII contém as principais conclusões deste trabalho e perspectivas de continuação para esta linha de pesquisa. / Abstract: This PhD Thesis investigated the development and characterization of new materials aiming at the application in hybrid solar cells. In Chapter I, a general introduction on the working principles and state-of-the-art of the organic solar cells, properties of the conducting polymers and the inorganic nanoparticles are presented. Chpater II highlights the aims of this work. In Chapter III, new conducting polymers based on the combination of fluorene, thiophene and/or benzene units are investigated. The photophysical and electrochemical characteristics, and charge mobility, are discussed. The polymers were also combined with a soluble fullerene derivative (PCBM) and these composites were used as active layer in bulk-heterojunction solar cells with the following configuration: ITO | PEDOT:PSS | Heterojunction | LiF | Al. Then, CdSe nanoparticles with different sizes were synthesized using a well-established method, and characterized using absorption and emission measurements, cyclic voltammetry (CV), X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM), as presented in Chapter IV. The previously characterized polymers were combined with the CdSe nanoparticles, and the nanocomposites were used to assemble hybrid solar cells. The devices showed very low photocurrent values, which were attributed to a poor electronic transport in the nanoparticles phase. Thus, a new system was suggested, based on a mixture of polymer/CdSe/PCBM. The photocurrent-potential curves and spectral response of the devices assembled with the ternary systems were evaluated, leading to very promising results. The absorption, emission, XRD, CV, TEM and atomic force microscopy measurements of the films were also performed to investigate/elucidate the role of each component in the ternary systems, as discussed in Chapter V. In Chapter VI, new conducting polymers based on poly(fluorenylenevinylene) containing functional units, such as pyridine or push-pull type aromatic units, were synthesized via the Gilch route. The structures of these materials were designed aiming at their application in hybrid solar cells, in combination with the previously synthesized CdSe nanoparticles. The polymers were characterized by magnetic nuclear resonance, Fourier transform infrared spectroscopy, gel permeation chromatography, and thermal, electrochemical and photophysical measurements. These polymers were combined with CdSe and/or PCBM and used as active layer in solar cells. In Chapter VII the addition of the commercial organic dye Disperse Red 1 in the mixture of poly(fluorenylenevinylene)/PCBM to enhance the light absorption in the active layer was investigated. A systematic study using photophysical and electrochemical measurements was performed in order to elucidate the effect of the dye addition, as well as the energy or electron transfer processes in this new ternary system. Finally, Chapter VIII summarizes the main conclusions of this work and highlights some perspectives for this exciting research filed. / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Orientador: Maria Julia Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:52:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_ElaineCristinaLeite_D.pdf: 915105 bytes, checksum: 44cd1900344bb482d9d7f8badf08d53f (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Músculos distróficos apresentam alterações no complexo distrofinaglicoproteínas, bem como ausência da enzima óxido nítrico sintase neuronal, associada a alterações na estrutura da junção neuromuscular. No presente trabalho, estudamos as respostas dos terminais nervosos e das células de Schwann terminais após lesão nervosa, na ausência de óxido nítrico (NO). Nove dias após lesão nervosa por esmagamento, 24% das junções controle (n=200) apresentaram brotamentos ultraterminais. Na ausência de NO, o mesmo foi observado em 28.5% das junções (n=217; p>0.05 comparado aos controles; X2). Quatorze dias após a lesão nervosa, todas as células de Schwann terminais observadas formaram uma rede de processos citoplasmáticos, que se estendiam para fora do sítio sináptico. Em ausência do NO, as células de Schwann terminais não apresentaram processos fora da região juncional. Estes resultados mostram que o NO está envolvido na resposta das células de Schwann terminais à lesão nervosa. Isto sugere que a sinalização molecular entre os componentes présinápticos da junção neuromuscular pode estar prejudicada nos músculos distróficos, o que poderia influenciar a inervação e sobrevivência das novas fibras musculares obtidas por terapias celulares / Abstract: Dystrophic muscles show alterations in the dystrophinglycoprotein complex and a lack of neuronal nitric oxide (NO) synthase, associated with structural changes in neuromuscular junction. In this study, we examined the nerve terminal and Schwann cell responses after a crush lesion in NOdeficient mice. Nine days after nerve crush, 24% of the control junctions (n=200) showed ultraterminal sprouts. In the absence of NO, this frequency was 28.5% (n=217; p>0.05 compared to the controls; X2 test). Fourteen days after nerve lesion, all of the Schwann cells showed an extensive network of processes away from the synaptic site, whereas in the absence of NO, Schwann cells processes failed to extend away from the endplate. These results show that NO is involved in the Schwann cell response to nerve injury. They also suggest that presynaptic molecular signaling may be impaired in dystrophic muscles, and that this could influence the innervation and survival of newly formed myofibers generated by cellmediated therapies / Doutorado / Anatomia / Doutor em Biologia Celular e Estrutural