Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-11-18Bitstream added on 2014-06-13T19:03:35Z : No. of bitstreams: 1 silva_jf_dr_arafcf.pdf: 9310413 bytes, checksum: fb67253daf71a3dc5fdaa805159dff93 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / A paracoccidioidomicose (PCM) é micose sistêmica causada pelos fungos dimórficos Paracoccidioides brasiliensis (espécies cripticas S1, PS2, PS3) e Paracoccidioides lutzii (Pb01-like espécies), endêmica na América Latina, principalmente no Brasil. A capacidade de causar micose com grande variedade de manifestações clínicas, desde formas localizadas até doença disseminada evoluindo para letalidade, depende da virulência do fungo e de sua habilidade em interagir com as estruturas superficiais do hospedeiro e invadi-las, e a resposta imunológica deste último. P. brasiliensis tem a capacidade de aderir e invadir células epiteliais de linhagens humanas e animais e o processo de invasão do fungo afeta a estrutura do citoesqueleto, interferindo em aspectos morfológicos da actina, tubulina e citoqueratina, indicando a participação funcional dos microfilamentos e microtúbulos neste mecanismo. Em estudos prévios foi identificada adesina de P. brasiliensis de 30 kDa, ligante de laminina, caracterizada como uma proteína pertencente à família 14-3-3. O objetivo deste trabalho foi produzir a proteína recombinante, verificar o papel desta na interação do fungo com células epiteliais pulmonares de linhagem contínua. Para tanto, com o anticorpo anti-14-3-3 foi verificada a sua localização, tanto nas formas leveduriformes do fungo como no processo de interação. A clonagem foi realizada em vetor de clonagem pCR2.1-TOPO - pET32a, para permitir a expressão da proteína Pb14-3-3r com cauda de histidina no espaço periplasmático de E. coli. A fração periplasmática foi purificada por cromatografia de afinidade seguida de eletroeluição. Foi possível verificar alteração do padrão de distribuição de actina quando as células foram tratadas com a proteína recombinante e nativa. A proteína 14-3-3 apresenta distribuição ubíqua na... / Paracoccidioidomycosis (PCM) is a systemic mycosis caused by the dimorphic fungus Paracoccidioides brasiliensis (cryptic species S1, PS2, PS3) and Paracoccidioides lutzii (Pb01-like species), endemic in Latin America, mainly Brazil. The ability to cause mycosis with a variety of clinical manifestations, from localized forms to disseminated disease progressing to lethality, possibly depends on the relationship between the virulence of these, the ability to interact with the surface structures of the host and invade them, and this immune response. P. brasiliensis has the ability to adhere and o invade human and animal epithelial cells lineage and the process of invasion of the fungus affects the structure of the cytoskeleton, morphological interfering with actin, tubulin and cytokeratin morphology, indicating the functional participation of microfilaments and microtubules in this mechanism. Previous study identified a 14-3-3 protein (30 kDa) that acts as a P. brasiliensis adhesin (laminin ligand) and this protein contributes to the virulence of this important fungal pathogen. The objective of this study was to produce recombinant protein, to verify the role of the interaction of the fungus with lung epithelial cells of continuous lineage. To do so, with the anti-14-3-3 was verified its location, both in the forms of the fungus and yeast in the process of interaction. The cloning was done in cloning vector pCR2.1-TOPO - pET32a to allow expression of protein Pb14-3-3r-tailed histidine periplasmic space of E. coli. The periplasmic fraction was purified by affinity chromatography followed by electroelution. It was possible to see change in the pattern of distribution of actin when cells were treated with recombinant and native protein. The 14-3-3 protein has ubiquitous distribution in yeast cells of P. brasiliensis (strain 18/S1) have a certain... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-04Bitstream added on 2014-06-13T20:44:18Z : No. of bitstreams: 1 martins_pmm_dr_rcla.pdf: 973158 bytes, checksum: 8092208107da6d0372b2a5093d8b6213 (MD5) / A citricultura é uma das atividades mais importantes do setor agrícola brasileiro. Ainda assim, a incidência de doenças como o cancro cítrico afeta sobremaneira a produtividade dos pomares. Seu agente etiológico, a bactéria Xanthomonas citri subsp. citri (Xac) é capaz de infectar todas as espécies cultivadas, não havendo cura para plantas afetadas. Assim, dados a respeito de seus processos biológicos básicos poderiam auxiliar a vislumbrar soluções para esta enfermidade. Assim, visamos com este trabalho obter informações sobre a formação do septo em Xac, processo do qual participa a proteína ZapA e cujas perturbações têm alto potencial de interferência na multiplicação da bactéria e, portanto, em seu controle. Três estratégias foram utilizadas para esta determinação: 1) estudo de interactantes de ZapA através de ensaio de duplo-híbrido em leveduras; 2) análise do perfil de expressão global de um mutante produzindo cópias extras de ZapA, com a identificação de vias possivelmente por ela influenciadas; e 3) disrupção de ZapA e XAC3407, para averiguar sua interferência no estabelecimento de infecção in planta, sendo XAC3407 um possível novo componente septal a ser descrito em Xanthomonas spp. Embora aparentemente os resultados não apontem para um envolvimento direto entre ZapA e a expressão do fenótipo virulento de Xac, os processos celulares nos quais esta proteína parece atuar diretamente são bastante variados, incluindo aqueles relativos à percepção de estresse, regulação da montagem do flagelo, citoesqueleto e biossíntese de componentes do envelope celular. Todos estes elementos são discutidos caso a caso neste trabalho, na tentativa de que possam lançar luz no conhecimento acerca da biologia básica de Xac / Citriculture is one of the most important activities of Brazilian agricultural sector. Even though, the incidence of diseases such as citrus canker affects drastically the orchards productivity. Its etiologic agent, the bacterium Xanthomonas citri subsp. citri (Xac) is able to infect all citric cultivars, without any treatment to the diseased plants until now. That’s the reason why new data concerning the basic biological processes of Xac can be enormously useful to provide insight on its control. What we sought with this work was to assess new information on Xac’s septum formation, a process where the protein ZapA is involved and which impairment has a high potential for disturbing the bacterium growth and, consequently, be useful for control purposes. Three approaches were used for us to reach these goals: 1) the study of ZapA interactants by an yeast-two-hybrid assay; 2) analysis of the expression profile of a mutant strain with extra copies of ZapA, allowing the identification of biochemical pathways possibly influenced by this protein; and 3) depletion of ZapA as well as of XAC3407, to assess its interference during infection establishment in planta, being XAC3407 a possible new septal component to be described in Xanthomonas spp. Although our data seems not to support any involvement of ZapA in the virulent phenotype of Xac, the protein-protein interactions and pathways in which it is enrolled are as broad as stress perception, flagellum assembly regulation, cytoskeleton and cell envelope biosynthesis. All these elements are discussed in this work in the hope that it may shed light on the current knowledge of Xac’s basic biology

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-08-01Bitstream added on 2015-03-03T12:06:19Z : No. of bitstreams: 1 000805035.pdf: 2411576 bytes, checksum: 9f0726883ead4b9a53b80eccde5a3661 (MD5) / Neste estudo, caracterizamos o nicho espermatogonial em carpa avaliando a expressão do amh em testículos com alta ou baixa expressão. Para tanto, vinte carpas comum adultas receberam pulsos de BrdU (5-bromo-2'-deoxiuridina), durante 3 dias consecutivos (2 injeções intraperitoneal/dia), e os testículo foram amostrados 4 horas, 1, 2 e 3 semanas após o último pulso. As espermatogônias do tipo A indiferenciada foram as únicas células germinativas capazes de reter BrdU após 3 semanas. Curiosamente, o BrdU diluiu mais rapidamente entre as espermatogônias troncoativa enquanto que nas espermatogônias troncoreserva, manteve-se estável. As espermatogônias tronco -reserva? foram localizados próximas do interstício, enquanto as espermatogônias tronco -ativa? foram encontrados na região intertubular. Algumas células de Sertoli foram BrdU-positivas depois de 3 semanas de pulso. Entre as células de Sertoli BrdU-positivas, ~ 30-40% estão livres, enquanto que ~ 60-70% estão associadas com células germinativas. Isto sugere a existência de células de Sertoli tronco, que estão localizados no nicho espermatogonial. O gene amh foi clonado e caracterizado em carpa comum e sua expressão ocorre nas células de Sertoli que envolvem espermatogônias indiferenciadas. Os hormônios folículo-estimulante e estrógeno diminuem a expressão do amh. Em animais que possuem alta expressão de amh, possuem pouca atividade proliferativa, já com elevada proliferação, os níveis de amh diminuem significativamente. Desta forma, sugere-se que a dimunuição do amh, cria uma condição permissiva para proliferação e diferenciação das espermatogônias em carpa. Tais resultados servirão de base para aplicar este conhecimento para mediar a puberdade precoce em espécies nativas/exóticas de importância econômica na aquicultura / In this study, we start characterizing the spermatogonial niche in carp by evaluating amh expression in testes with high or low proliferative activity. 20 adult carp received pulses of BrdU (5-Bromo-2’-deoxyuridine), during 3 consecutive days (2 intraperitoneal injections/day), and testis was sample dafter 4 hours, and 1, 2 and 3 weeks after the last pulse. Type Aund were the only germ cells able to retain BrdU after a long period of chase (3 weeks). Interestingly, BrdU disappeared more quickly from -active? stem cell while in -reserve? stem cell, it remained stable. The -reserve? stem cell label-retaining cells were located near the interstitium, while -active? stem cell were found in the intertubular area. Some Sertoli cells were BrdU-positive after 3 weeks of pulse. Among the slow-dividing, BrdU-positive Sertoli cells, ~30-40% are -free?, and ~60-70% associated with germ cells. This suggests the existence of Sertoli stem cells which are located in the spermatogonial niche. The amh gene was cloned and characterized in common carp, and the amh is expressed in Sertoli cells involving undifferentiated spermatogonia. The follicle stimulating hormone and estrogen decrease amh expression. It was also shown that animals with high expression of amh, have low proliferative activity. When the testes with high proliferation, amh levels decrease significantly. Thus, it is suggested that counts down the amh creates a permissive condition for proliferation and differentiation of spermatogonial in carp. These results provide a basis for applying this knowledge to mediate early puberty in exotic/native species economically important in aquaculture

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-11Bitstream added on 2015-04-09T12:48:10Z : No. of bitstreams: 1 000813832_20150711.pdf: 211442 bytes, checksum: ae09adc1e315a8f0dd0f3d34bcfd4f9b (MD5) Bitstreams deleted on 2015-08-03T12:21:07Z: 000813832_20150711.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-03T12:22:20Z : No. of bitstreams: 1 000813832.pdf: 2665159 bytes, checksum: a88a775cdeb772a5823624b15944a8d7 (MD5) / O mastocitoma é uma neoplasia caracterizada pela proliferação de mastócitos e corresponde ao tumor cutâneo mais frequente em cães. Seu comportamento biológico extremamente variável dificulta a determinação prognóstica e terapêutica, o que torna necessário a busca por indicadores prognósticos mais confiáveis. As células T regulatórias (Tregs) constituem um subgrupo dos linfócitos T que expressam CD4 e CD25, e são transcritas pelo fator Foxp3. As Tregs, através de seu potencial imunossupressor, regulam as respostas imunes em diversas enfermidades. Do ponto de vista oncológico, elas são responsáveis pela limitação da resposta imune antitumoral, promovendo uma tolerância imunológica às células neoplásicas mastocitárias. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo quantificar, através da citometria de fluxo, a expressão de Tregs e a relação Treg/CD8+ no sangue periférico de cães portadores de mastocitoma cutâneo (n = 18) no momento do diagnóstico. Tais variáveis também foram avaliadas entre diferentes graus histológicos de mastocitoma, segundo classificação de Kiupel et al. (2011). Os resultados mostraram que cães portadores de mastocitoma (8,99 ± 1,15) apresentaram porcentagem significativamente maior (p<0,01) de Tregs do que cães saudáveis (4,71 ± 0,51). Não houve diferença nas quantidades de Tregs obtidas para cães portadores de mastocitoma de alto grau (5,55 ± 1,16) e baixo grau (4,96 ± 0,70). Cães com mastocitoma (0,27 ± 0,04) também apresentaram relação Treg/CD8+ significativamente maior (p = 0,04) do que os cães controle (0,12 ± 0,01). Concluiu-se que o mastocitoma em cães leva a um aumento na população de Tregs no sangue periférico, além de propiciar um aumento na relação Treg/CD8+ / Mast cell tumor is a neoplastic proliferation of mast cells which is the most frequent cutaneous tumor in dogs. Its extremely variable biological behavior makes the prognostic and therapeutic determination more difficult, which demands the search for more reliable prognostic indicators. The regulatory T cells (Tregs) are a subset of T lymphocytes that express CD4 and CD25, and are transcribed by Foxp3 factor. The Tregs, through their immunosuppressive potential, regulate the immune responses in several diseases. Regarding the oncological aspects, they are responsible for the limitation of the antitumoral immune response, promoting an immunological tolerance to the neoplastic mast cells. In this context, the current study had the objective to quantify, through flow cytometry, the expression of Tregs and the Treg/CD8+ ratio in the peripheral blood of dogs with cutaneous mast cell tumor (n = 18) at diagnosis. Such variables were also evaluated in different histologic grades of mast cell tumor, according to the grading system proposed by Kiupel et al. (2011). The results indicated that dogs with mast cell tumor (8,99 ± 1,15) showed significantly higher percentage (p<0,01) of Tregs when compared to healthy dogs (4,71 ± 0,51). There was not difference in the quantities of Tregs for dogs with high (5,55 ± 1,16) and low (4,96 ± 0,70) grade mast cell tumor. Dogs with mast cell tumor (0,27 ± 0,04) also presented significantly higher Treg/CD8+ ratio (p = 0,04) when compared to control dogs (0,12 ± 0,01). It was concluded that the mast cell tumor in dogs increases Tregs in the peripheral blood, and also leads to a higher Treg/CD8+ ratio

Resumo: Superfícies de titânio apresentam importantes propriedades físico-químicas e morfológicas com aplicações em muitos dispositivos que requerem interação com o tecido ósseo. O objetivo do presente estudo foi avaliar in vitro utilizando-se cultura de células estaminais a interação da superfície de titânio irradiado com laser em menor fluência (L1); laser com maior fluência (L2) e superfície L2 com recobrimento de apatitas, (HA). A irradiação laser Yb:YAG em diferentes parâmetros ocasionou a formação de óxidos de titânio nas superfícies irradiadas, que podem influenciar diretamente a integração biológica. As superfícies obtidas foram caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difração de raios X (DRX) e a camada de hidroxiapatita foi avaliada por espectroscopia no infra vermelho transformada de Fourier (FTIR) e medidas de ângulo de contato. As avaliações in vitro foram realizadas utilizando as superfícies L1, L2 e HA diretamente em contato com células humanas indiferenciadas. Os parâmetros biológicos avaliados foram: adesão, proliferação, e metabolismo celular. Foi determinada a concentração de fosfatase alcalina (ALP) e conteúdo total de proteína, produção de osteocalcina e diferenciação osteogênica pela associação das análises. A morfologia celular foi avaliada por MEV, e a micro análise por espectroscopia por energia dispersiva de raios X (EDS) e microscopia de fluorescência. Os resultados indicaram que todos os grupos experimentais apresentaram menor adesão e proliferação celulares nos estágios iniciais em relação ao grupo controle, com aumento da proliferação após 14 dias. Também aos 14 dias houve aumento na taxa de metabolismo celular em todos os grupos experimentais. Os níveis de ALP/Proteína associados aos dados sobre metabolismo celular indicaram sinais bioatividade do grupo HA aos 21 dias. Conclusão:.. (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Titanium surfaces have important physical-chemistry and morphological properties with many applications on biomedical devices whose have bone tissue interaction. The laser beam irradiation on titanium surfaces presented in this study was evaluated by the osseointegration of human mesenchymal stem cells. In this study was performed laser irradiation (Low fluency L1; high fluency L2; high fluency associated apatite treatment HA; and the control group machined surface). The laser irradiated structures were initially characterized by Scanning Electronic Microscopy (SEM) and x ray diffraction (DRX) the HA group was subjected apatites treatment following the characterization by DRX, contact angle measurements and Infra red spectroscopy. The biological evaluations were performed by primary culture and differentiation of human stem cell. The parameters of in vitro evaluations were: Cell adhesion and proliferation by DNA quantification, cell metabolism, and cell morphology by SEM and fluorescence microscopy. The osteogenic differentiation was determined by ALP/Osteocalcin levels associated with SEM-EDS comparison. Results: All the experimental groups show less cell adhesion and proliferation at the initial stage of experiments than control group between 1 - 7 days. After 7 days the proliferation and cell metabolism increase on all experimental groups. The SEM micrographies associated with ALP/osteocalcin levels showed significant osteogenic differentiation on L1 group with significance differences of ALP/protein levels at day 7 (P<0.05), in addition, the HA group shows high levels ALP/Protein at 21 days. Conclusion: The laser beam irradiation process presented is clean, rapid and easy way to obtain a layer of oxides with micro and nanostructures. The best performance was found for L1 group with significant levels of osteocalcin and associated with morphological comparison, all experimental groups... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Antonio Carlos Guastaldi / Coorientador: Helena Maria Pires Gaspar Tomas / Banca: Rogério Margonar / Banca: Roberto Henrique Barbeiro / Banca: Francisco Jose Correa Braga / Banca: Paulo Tambasco de Oliveira / Doutor

Orientadora: Laura Satiko Okada Nakaghi / Banca: Erico Luis Hoshiba Takahashi / Banca: George Shigueki Yasui / Resumo: O presente estudo teve como objetivo analisar os índices reprodutivos e definir os aspectos reprodutivos da espécie Astyanax fasciatus no Córrego Rico, São Paulo, Brasil e confirmar duas hipóteses - Esta espécie possui desova do tipo parcelada neste ambiente especificamente e uma amostra da população colocada em cativeiro pode desenvolver a maturação gonadal. Foram capturados 40 exemplares da espécie, por meio de coletas mensais padronizadas realizadas no período de outubro de 2012 a janeiro de 2013 por meio de rede espera. Além disso, mais 120 exemplares de A. fasciatus foram coletados e transferidos para um tanque no Centro de Aquicultura da UNESP, Jaboticabal, SP e mantidos em cativeiro. Coletas mensais também foram realizadas no mesmo período das coletas in situ para biometria e análise histológica das gônadas. A hipótese de desova parcelada foi corroborada pela análise concomitante da variação dos índices gonadossomático, hepatossomático, fator de condição e volume gonadal além da análise histológica observando fêmeas parcialmente desovadas em mais de uma coleta. A hipótese de maturação gonadal em ambiente de cativeiro também foi corroborada por meio de análise histológica associada à análise dos índices reprodutivos. Nesse contexto, os resultados obtidos geram subsídios para estudos no tocante à biologia reprodutiva e sua aplicação na reprodução em ambiente de aquicultura / Abstract: This study aim to study the reproductive biology of redtail tetra Astyanax fasciatus from a stream in Jaboticabal,SP and confirm two hypothesis - this specie have a fractional spawning in this place specifically and A. fasciatus can maturate gonads in capitivity environment. Adult males and females (n=40) were sampled monthly during the rainy season from October 2012 to January 2013 by gillnets. Besides, more 120 adult males and females were sampled and transferred to a pond in UNESP Aquaculture Center, Jaboticabal,SP. Monthly samples were realized in the same period that in situ samples for biometrics and histological analysis. The hypothesis of fractional spawning was corroborated by concurrent analysis of gonadosomatic index, hepatosomatic index, condition factor and gonadal volume in addition to histological analysis watching females partially spawned in more than one sample. The hypothesis of gonadal maturation in captivity environment also be corroborated by histological analysis in addition to reproductive indexes analyslis. In this context, the results generate data for studies regarding the reproductive biology and its application in breeding aquacultural environment / Mestre

Orientador: Fausto Viterbo de Oliveira Neto / Resumo: A pesquisa em Biologia Celular, depende de técnicas laboratoriais que possam ser usadas para estudar a estrutura e função celular. Importantes avanços na compreensão das células têm sucedido diretamente o desenvolvimento de novas técnicas, que permitiram novos meios de investigação. Uma grande inovação da indústria biotecnológica é a produção de anticorpos monoclonais que são de extrema importância na área médica. Todas as células do organismo apresentam um conjunto de marcadores de superfície que caracterizam a singularidade biológica e a marca das células que os contêm. Contudo, as células-tronco mesenquimais (CTMs) apresentam poucos marcadores imunofenotípicos específicos, sendo sua caracterização estabelecida pela identificação de um perfil de marcadores específicos e não específicos. Essa imunofenotipagem é realizada com a utilização de anticorpos monoclonais que reconhecem esses antígenos de superfície da membrana celular, conforme demonstrado em estudos contemporâneos. Tendo em vista a inexistência no mercado de testes rápidos para identificação das CTM-TA, optou-se em delinear um projeto que desenvolvesse a ferramenta diagnóstica explorando seu potencial de uso, caracterizando os anticorpos monoclonais previamente produzidos a partir de células-tronco mesenquimais do tecido adiposo humano utilizando as técnicas de Western blotting e Citometria de fluxo com posterior análise proteômica a fim de identificar a especificidade dos mesmos em um processo de validação e inova... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Doutor

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:11:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 270312.pdf: 1276526 bytes, checksum: df4944e102b03f66313ae4454f115adf (MD5) / Embora adenovírus (Ad) humano do sorotipo 5 tenha sido utilizado como vetor vacinal contra inúmeras doenças infecciosas, a população humana apresenta imunidade pré-existente contra estes vírus. Para transpor este problema, Ad de outras espécies animais, tal como o Ad isolado de chimpanzés do sorotipo 6, denominado AdC6, tem sido utilizado. No entanto, existem poucos estudos sobre a resposta imune induzida por AdC6 em tecidos de mucosas. Este estudo avaliou células T ?/d e células NK das mucosas do trato genital de camundongos BALB/c após imunização intravaginal com o vetor AdC6 expressando a proteína Gag do HIV-1 (AdC6gag37). Análises de citometria de fluxo demonstraram que imunização com 1010 partículas virais de AdC6gag37 aumentou a frequência e o número de células T ?/d nas mucosas do trato genital. O número de células T ?/d atingiu seu pico três dias após a imunização, uma resposta que decresceu no sétimo dia. Além disso, detectou-se aumento relevante da expressão do marcador de ativação CD69 em células T ?/d do trato genital. Entretanto, não houve alteração na expressão da molécula CD25. Adicionalmente, para investigar o perfil de expressão gênica após exposição ao vetor adenoviral, células T ?/d do trato genital de camundongos imunizados foram isoladas magneticamente e avaliadas através de PCR em tempo real. Observou-se que AdC6gag37 foi capaz de aumentar a expressão de genes (1) relacionados com mecanismos de citotoxicidade mediado por células, tais como perforina e granzima B, (2) citocinas pró-inflamatórias, IL-6 e IL-12 e (3) quimiocinas CXCL-10, CCL5, CCL3 e CCL4. Demonstrou-se também que imunização com AdC6gag37 (105 e 107 partículas virais) foi capaz de induzir aumento expressivo na freqüência e no número de células NK do trato genital. Estes resultados indicam que AdC6gag37 modula a freqüência e o número de células T ?/d e células NK nas mucosas do trato genital e sugerem que estas células podem influenciar a resposta imune durante a imunização.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T22:32:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / As células a combustível são dispositivos de conversão de energia capazes de operar com altas eficiencias gerando uma quantidade mínima de efluentes. Neste contexto, são apontadas como possíveis substitutas para os atuais geradores de pequeno e médio porte. Apesar de se ncontrar em um estágio tecnológico muito avançado, o uso de células a combustível em larga escala ainda é limitado devido à uma série de dificuldades de construção e operação. No caso das células com membrana de troca de prótons (PEMFCs), uma das principais dificuldades é o gerenciamento de água no interior da célula, pois para que a membrana possua uma alta condutividade ionica é necessário que uma grande quantidade de água esteja presente, porém, esta água pode condensar e bloquear os poros que permitem o acesso dos reagentes ao catalisador. Neste trabalho, utilizou-se um modelo matemático baseado em técnicas de fluido dinâmica computacional para avaliar a geração e o transporte de água no interior de uma PEMFC. Considerou-se dois casos distintos, sendo no primeiro alimentado ar úmido saturado ao cátodo e no segundo oxigênio puro saturado com água. Os dois casos foram validados através da comparação com dados experimentais apresentados na literatura. No primeiro caso, observou-se uma grande perda de desempenho para baixas tensões de operação devido à escassez de oxigênio na camada de catalisador. No segundo caso, onde uma quantidade muito maior de oxigenio ´e fornecida, este fen#omeno n#ao foi observado, de modo que a forma como a ´agua gerada ´e distribu´ýda varia significativamente entre os casos. Atrav´es dos resultados obtidos, determinou-se as taxas de consumo de reagentes e de forma¸c#ao e distribui¸c#ao de ´agua l´ýquida, sendo estes dados importantes para o desenvolvimento de sistemas de gera¸c#ao de energia utilizando c´elulas a combust´ývel. Al´em disso, as distribui¸c#oes de concentra¸c#ao e temperatura s#ao apresentados para diversos valores de temperatura e tens#ao de opera¸c#ao, atrav´es dos quais observou-se que a forma predominante de polariza¸c#ao afeta diretamente a distribui¸c#ao de energia e massa no interior da c´elula. Utilizando os resultados de forma¸c#ao de ´agua l´ýquida como condi¸c#ao de contorno, empregou-se o m´etodo de volume de fluido para avaliar a forma¸c#ao e o transporte de gotas de ´agua nos canais de escoamento. Em nenhum dos casos avaliados observou-se um grande ac´umulo de ´agua nos canais, por´em, pequenas regi#oes formadas pela coalescencia de diversas gotas surgiram na interface entre o canal e a camada de difus#ao, bloqueando o acesso dos reagentes a alguns poros. Al´em disso, o di#ametro m´edio dos poros mostrou-se um importante par#ametro na din#amica de forma¸c#ao e transporte das gotas. / Fuel cells are energy conversion devices with the ability to operate efficiently and generate a minimum amount of byproducts. In this way, they are considered as possible and viable substitutes for small and medium generators used today, based mostly in the burn of fossil fuel. Despite the advanced technologic level achieved in the last years, the large-scale use of fuel cells is still limited by many construction and operation difficulties. For the proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) one of the main hindrance is the water management, since the electrolyte membrane needs a large amount of water inside the cell to have a high ionic conductivity and a over-saturation condition can induce to the pore blockage and restrict the reactant acesso to the catalatic layer. In this study, a mathematical model based on computational fluid dynamic technics was used to investigate the generation and transport of water inside a PEMFC, considering two different cases. In the first case, ambient air is fed to the cathode, while in the second case pure oxygen is fed. Both cases are validated by the comparison with experimental data found in literature. For the air-fed fuel cell a great performance loss is observed for small voltages due to the lack of oxygen at the catalatic layer. For the oxygen-fed cell this state is not observed, since a much larger amount of oxygen is provided to the system. Using the obtained results the reactant consume and liquid water generation rate and distribution were determined, configuring important data for the development of energy generation systems using fuel cells. Furthermore, the temperature and species concentration profiles are shown for several operation temperature and voltage values, from which can be determined that the predominant polarization form affects directly the energy and mass distribution. Using the results for liquid water generation as boundary condition, the Volume of Fluid method was used to evaluate the liquid droplets formation and transport along the flow channel. A large water accumulation was not observed in the cases considered, but small flooded regions, generated by the coalescence of many droplets, was observed at the flow channel - gas diffusion layer interface, causing the blockage of some pores. Moreover, the average pore diameter proved to be a key parameter in the dynamics of droplets generation and transport.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T20:24:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233941.pdf: 3981296 bytes, checksum: 49aceaf6ff8489e06d1794df73338957 (MD5) / Este trabalho apresenta o projeto de um sistema de interligação entre módulos geradores de energia utilizando células a combustível (CaCs) e um estágio acumulador de energia formado por um banco de baterias. Alimentadas com hidrogênio, as CaCs operam de forma limpa e sem emissão de poluentes, representando uma tecnologia promissora. Inicialmente é mostrado um estudo de CaCs e de baterias com princípio de funcionamento, características elétricas e modelos utilizados para cada um desses elementos. Após isso, é apresentada a análise de um conversor proposto para essa aplicação, o conversor CC-CC do tipo Boost. O projeto desse conversor leva em conta aspectos de CaCs e de baterias. Além disso, fazem parte deste trabalho a modelagem do conversor considerando parâmetros da CaC e validação através de simulação. Por fim, são apresentados resultados de simulação do sistema completo e em seguida os resultados dos ensaios de laboratório obtidos com a implementação prática de um protótipo. This work presents a design of an interconnection system between energy generator modules using fuel cells (FCs) and an energy storage stage formed by a battery bank. FCs, which are supplied by hydrogen, present clean operation without pollutant emissons, representing a promising technology. First, a study of FCs and batteries is shown with operating principles, electrical characteristics and models used for each one of these elements. Second, the analysis of the proposed converter for this application, the Boost DC-DC converter, is presented. The design of this converter takes into account aspects of FCs and batteries. In addition, converter modelling considering parameters of the FC and validation using simulation are also a part of this work. Finally, simulation results of the complete system are presented, followed by laboratory test results obtained by a practical implementation of a prototype.