The electrochemical and optical properties of poly[3-(N-pyrrolyl)propyl dansylglicinate] (PDGP) films prepared by electrochemical polymerisation in acetonitrile (CH3CN)/boron trifluoride diethyl eterate (BFEE) were investigated. The PDGP films presented electrochromic behaviour, changing their colour from greenish-yellow to greyish-blue at the neutral and oxidised states, respectively, being fluorescent properties with emission in λ = 562 nm in dichloromethane CH2Cl2 solution. The poly[2-(3-thienyl)ethyl dansylglycinate] (PDGTE) deposited onto ITO by casting were also electrochromic, with colour varying from yellow to bluish-grey at the neutral and oxidised states, respectively, besides present yellow light emission (λ = 547 nm) in CH2Cl2 solution. Therefore, the properties presented by PDGP and PDGTE films make them potential candidates for application in displays and optoelectronic devices. Besides that, an unprecedented monomer and its respective polymer, the 3-(1-pyrrolyl)propyl-N-(2-[4-(dimethylamino) phenylazo benzoate] (MRPy) was synthesised with 57 % yield. The polymer PMRPy was chemically synthesised by using an usual polymerisation route involving the monomer oxidation with FeCl3. The PMRPy was also prepared by electrochemical polymerisation in CH3CN/ BFEE. The monomer and polymer were characterised by conventional methods of analysis of organic compounds, as 1H NMR, 13C NMR and FTIR. The films of polypyrrole (PPy) and PPy doped with Methyl red (PPy/MR) were prepared in order to compare their electrochromic properties with the films of PMRPy. It was observed colour changes for the PMRPy films, from the yellow color in the reduced state to dark magenta in the oxidised state, whilst the PPy/MR films showed colour variation from yellow in the reduced state to magenta in the neutral state, and a bluish-gray color in the oxidised state. The colour changes PMRPy films were also investigated after exposure to HCl vapours presented dark magenta color fading to yellow when immersed in 0.1 mol L-1 NaOH solution. The characteristics presented by the PMRPy film make this material a good candidate for application as active layers in optoelectronic devices, pH sensors, as well as magenta-colored films derived from polypyrrole, very limited in the literature. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As propriedades eletroquímicas e ópticas dos filmes de poli[dansilglicinato de 3-(N-pirrolil)propila] (PDGP) preparados a partir da polimerização eletroquímica em meio de acetonitrila (CH3CN)/dietil eterato de trifluoreto de boro (BFEE) foram investigadas. Os filmes de PDGP mostraram comportamento eletrocrômico, com mudança de coloração entre amarelo esverdeado e azul acinzentado nos estados neutro e oxidado, respectivamente. O filme de PDGP apresenta propriedades fluorescentes com emissão em λ = 562 nm em solução de diclorometano (CH2Cl2). Os filmes de poli[dansilglicinato de 2-(3-tienil)etila] (PDGTE) preparados por casting apresentaram eletrocromismo, com mudança de coloração entre amarelo e cinza azulado nos estados neutro e oxidado, respectivamente, além de apresentar emissão de luz amarela (λ = 547 nm) em solução de CH2Cl2. Sendo assim, as características apresentadas pelos filmes de PDGP e PDGTE tornam esses materiais candidatos em potencial para aplicação em displays e em dispositivos optoeletrônicos. Além disso, foi sintetizado um monômero inédito e seu respectivo polímero, o benzoato de 3-(1-pirrolil)propil-N-(2-[4-(dimetilamino) fenilazo] (MRPy) com rendimento de 57 %. O polímero PMRPy foi sintetizado quimicamente a partir de uma rota usual de polimerização envolvendo a oxidação do monômero com FeCl3. O PMRPy também foi preparado a partir da polimerização eletroquímica em meio de CH3CN/BFEE. O monômero e o polímero foram caracterizados através de métodos convencionais de análise de compostos orgânicos, tais como RMN1H, RMN13C e FTIR. Os filmes de polipirrol (PPy) e polipirrol dopado com Methyl red (PPy/MR) foram preparados para comparar suas propriedades eletrocrômicas com os filmes de PMRPy. Foi observado uma mudança de cor para os filmes de PMRPy, da cor amarela clara no estado reduzido para a magenta escura no estado oxidado. Enquanto os filmes de PPy/MR mostraram uma variação de cor partindo do amarelo no estado reduzido, magenta no estado neutro, e azul para cinza no estado oxidado. As mudanças de cores dos filmes de PMRPy também foram investigadas após exposição a vapores de HCl apresentando uma cor magenta escura passando para amarelo quando mergulhado em solução 0,1 mol L-1 de NaOH. As características apresentadas pelo filme de PMRPy tornam esses materiais candidatos em potencial para aplicação como camada ativa em dispositivos optoeletrônicos, sensores de pH, bem como filmes de cor magenta derivadas de polipirrol, ainda bastante limitada na literatura.

O emprego de polímeros conjugados e blendas como camada ativa de diodos emissores de luz ou células fotovoltaicas é foco de intenso desenvolvimento científico na atualidade. O desempenho eletro-ótico de tais dispositivos é fortemente dependente das características estruturais e eletrônicas dos componentes poliméricos ou moleculares, que são difíceis de serem quantificadas, demandando a integração de resultados experimentais e modelagem teórica. A desordem intrínseca desses materiais também dificulta a modelagem e a simulação, sendo necessário o emprego de diferentes e complementares métodos e técnicas de física computacional. O presente trabalho tem como objetivo o estudo, em nível atomístico, da correlação entre propriedades morfológicas e eletrônicas de filmes poliméricos com alta desordem de: I) poli-para-fenileno-vinileno (PPV); II) poli-3-hexil-tiofeno (P3HT) e sua blenda com fulereno (C60). Empregamos modelagem por Dinâmica Molecular Clássica dos sistemas desordenados em temperatura finita; implementamos para tal adaptações específicas no Campo de Forças Universal, baseadas em cálculos quânticos de primeiros princípios. Para obtermos a estrutura eletrônica de modelos selecionados utilizamos método de Hartree-Fock semiempírico. O sistema de PPV é estudado com respeito à variação das propriedades morfológicas ao longo do processo de deformação uniaxial. Estabelecemos correspondência entre os efeitos do estiramento e o surgimento de anisotropia no espectro de fotoluminescência observado experimentalmente. Para os sistemas de P3HT simulamos diferentes tipos de empacotamento, estudamos as propriedades morfológicas e calculamos os estados eletrônicos relevantes ao transporte de buracos pelo polímero. Vemos como majoritária a ocorrência de estados com comprimento conjugado de quatro e cinco meros; além disso, com a desordem estrutural os níveis eletrônicos localizados passam a exibir grande proximidade em energia, com pouca relação ao comprimento de conjugação. Isso resulta no surgimento de uma Densidade de Estados gaussiana com largura de aproximadamente 100meV que se mostra independente das diferenças morfológicas entre os modelos simulados. / The use of organic conjugated polymers and blends as active layers of light emitting diodes and photovoltaic cells has been the focus of intense scientific development in recent years. The electro-optical performance of such devices depends strongly on the structural and electronic properties of the polymeric or molecular components, and is of difficult characterization, demanding integration of experimental results and theoretical modeling. A complicating factor to the theoretical modeling is the intrinsic disorder in these materials, which demands the use of different and complementary techniques and methods of computational physics. The goal of the present work is to study at the atomistic level the correlation between morphological and electronic properties of highly disordered films of: I) poly-para-phenylene-vinylene (PPV); II) poly-3-hexyl-thiophene (P3HT) and blends with fullerenes (C60). We applied Classical Molecular Dynamics to model the disordered systems at finite temperature employing the well-known Universal Force Field, to which we implemented specific corrections based on first-principles quantum calculations. For selected models we calculated the electronic structure through semiempirical Hartree-Fock. The PPV system was studied focusing on the effect of uniaxial stretching on morphological properties. We have established a connection between morphology effects and the anisotropy of light emission detected experimentally. For P3HT systems we simulated different packing systems and studied morphological properties, and the electronic structure of the localized states relevant to hole transport in the polymer film. We found higher occurrence of 4- and 5-mer long conjugated electronic states. Moreover, the structural disorder affects the electronic levels, reducing the energy separation of conjugated segments of different lengths. This makes possible the occurrence of a gaussian Density of States of approximately 100meV width, regardless of the different morphological signatures of the different simulated models.

Neste trabalho, apresenta-se uma adaptação dos procedimentos utilizados nos códigos computacionais seqüenciais advindos do MEF, para utilizá-los em multicomputadores. Desenvolve-se uma rotina para a montagem do sistema linear particionado entre os diversos processadores. Resolve-se o sistema de equações lineares geradas mediante a rotina do PIM (Parallel Iterative Method). São feitas adaptações deste pacote para se aproveitar as características comuns do sistema linear gerado pelo MEF: esparsidade e simetria. A técnica de resolução do sistema em paralelo é otimizada com o uso de dois tipos de pré-condicionadores: a decomposição incompleta de Cholesky (IC) generalizado e o POLY(0) ou Jacobi. É feita uma aplicação para a solução de pavimento com o algoritmo-base totalmente paralelizado. Também é avaliada a solução do sistema de equações de uma treliça. Mostram-se resultados de speed-up, de eficiência e de tempo para estes dois modelos estruturais. Além disso, é feito um estudo em processamento seqüencial da performance dos pré-condicionadores genéricos (IC) e do advindo de uma série truncada de Neumann, também generalizada, utilizando-se modelos estruturais de placa e chapa. / This work presents an adaptation of conventional finite element method (FEM) computing procedures to multicomputers. It is presented the procedure which the linear system of equations is split among the processor and its solution. It was improved a public software called PIM (Parallel Iterative Method) is used to solve this system of equations. These improvements explore efficiently the usual features of the FEM systems of equations: sparseness and symmetry. To improve the solution of the system, two different preconditioners are used: a generic Incomplete Cholesky (IC) and the Polynomial preconditioning (POLY(0) or Jacobi). It is carried out a full adaptation of the method to parallel computing with a program developed to analyse floor structures. The improved PIM is also used to solve the system of equations of a tri-dimensional truss. It is presented the speed-up, the efficiency and the time used in the resolution of the systems of equations for the floor and for the truss. It is also presented a study of performance in sequential processing of the generic (IC) and the generic Neumann series preconditioners in the analysis of plates in bending and in plane actions.

Esta tese de doutorado apresenta os resultados do estudo sistemático das propriedades ópticas das interfaces que aparecem em dispositivos orgânicos atuais emissores de luz ou OLEDs. Estamos interessados no entendimento do papel de cada uma das interfaces metal/polímero e ITO/polímero sobre a emissão da camada orgânica ativa emissora de luz. Para tanto, se fez necessário o domínio de todas as etapas de preparação e caracterização de filmes finos orgânicos, desde a síntese química dos polímeros até a preparação de amostras adequadas que permitissem a realização dos objetivos propostos. Ênfase foi dada aos processos de excitação e de relaxação energética dos portadores de carga (elétrons e buracos) em filmes ultrafinos automontados próximos às interfaces, correlacionando-os direta ou indiretamente com os efeitos de interface. Através do desenvolvimento e domínio de uma nova metodologia de preparação de filmes orgânicos, verificamos que a intensidade da luminescência de um filme de prova ultrafino de poli(p-fenileno vinileno) (PPV) com espessura em torno de 1,5 nm sofre grandes variações em uma extensa região próxima às interfaces metálicas de Au, Al e de ITO (óxido de índio-estanho). Esta camada de prova foi gradualmente separada da interface variando-se de forma controlada a espessura de um filme polimérico espaçador opticamente inerte. O perfil de intensidade da fotoluminescência nas proximidades das interfaces foi determinado em função da distância entre as superfícies estudadas (vidro, quartzo, metálica ou ITO) e a camada de prova emissora de PPV. Duas regiões relacionadas a processos radiativos distintos foram bem estabelecidas para as interfaces metálicas: uma região de extinção, nas proximidades da interface (< 20 nm), onde a luminescência é fortemente suprimida e uma outra de aumento da luminescência entre 20 e 90 nm. A grande variação da intensidade da luminescência observada neste trabalho é explicada considerando efeitos de interferência em uma semicavidade óptica, além dos processos de transferência de energia tipo Förster entre estados do PPV e estados de plásmons superficiais no metal. Verificamos que a distribuição espacial da radiação emitida é profundamente alterada por processos não radiativos de transferência de energia e pelas condições impostas pelas interfaces em uma semicavidade óptica. Modificações da superfície de ITO foram realizadas pelo tratamento acídico com água-régia suave. Nós observamos que a refletividade do ITO é fortemente dependente do tempo do tratamento e da espessura do espaçador. Como nos filmes metálicos, a emissão de um filme de prova de PPV sofre alterações nas proximidades da interface contendo ITO. Aqui, os parâmetros materiais (índice de difração, reflectância e comprimento de onda da emissão), a estrutura de superfície do ITO e os fatores geométricos mostram um papel importante. Cálculos da intensidade da emissão nas proximidades das interfaces descrevem de modo satisfatório os resultados experimentais. Do perfil de intensidade calculado próximo das interfaces, concluímos que a espessura e a posição da camada ativa emissora de luz devem ser otimizadas de modo a coincidir com a região de aumento ou amplificação da luminescência. / This PhD thesis is an extensive study of the optical properties of the interfaces of organic light-emitting devices (OLED’s). In particular, we investigated the influence of interfaces metal/polymer and ITO/polymer on the emission of an active layer in such devices. Therefore, it was necessary to dominate all the processes of fabrication and characterization of the multilayered structures used in the present investigation. We have used a very thin PPV probe layer (1.5 nm) to map the optical properties very near the metal/organic and the Indium-Tin Oxide (ITO)/organic interfaces. A new Spin-Layer-by-Layer method was employed which allowed a control of deposition of layers at the monolayer level. Precise variation of the metal/PPV or ITO/PPV separation over the entire substrate surface was achieved by the deposition of an organic inert spacer layer. The ITO surface modifications were carried out by soft acidic aquaregia treatment. A strong modulation of the probe layer emission was observed near the metal and ITO interfaces. These results are explained by calculations which include competing short range radiationless energy transfer and intensity modulation due effects produced by the optical cavity formed by metal/polymer films/air. At small distances (<20 nm) from interface, collective excitations in the metal act as energy acceptors, which open up an efficient nonradiative channel. Here, material parameters (diffraction index, reflectance and emission wavelength, for example), surface treatment and structure as well as geometrical factors may play an important role.

Se han utilizado materiales inorgánicos porosos como matrices rígidas para encapsular una serie de polímeros orgánicos conjugados en el interior de sus poros. El objetivo de esta estrategia sintética es aumentar la fotoestabilidad y la resistencia química de los polímeros al O2 y a la humedad, de modo que se preserven sus propiedades conductoras, fotoquímicas u optoelectrónicas. En todos los casos, el polímero se ha preparado mediante la polimerización in situ de precursores monoméricos adecuados, previamente adsorbidos dentro de los poros de matrices inorgánicas convenientemente funcionarizadas para contener los centros activos para promover la polimerización. Como anfitriones sólidos se han usado faujasitas X e Y, zeolitas deslaminadas ITQ-2, montmorillonita, materiales mesoporosos MCM-41 y esferas huecas monodispersas de sílice amorfa. Como huéspedes poliméricos se han preparado varios polímeros -conjugados, elegidos teniendo en cuenta su conductividad eléctrica o propiedades fotoquímicas y sus potenciales aplicaciones tecnológicas. En particular se han sintetizado con éxito: i) el poli(fenilenovinileno) puro (PPV) y 2,5-alcoxi-derivados; ii) el poli(2,6-naftalenovinileno), un polímero análogo al PPV pero con grupos naftaleno en lugar de grupos fenileno intercalados a la cadena vinilénica; iii) una serie de derivados de poliacetileno conteniendo naftaleno, fenantreno y tiofeno como grupos laterales, así como el poli(dietinilbenceno), que tiene varias posibilidades de polimerizar que pueden verse influenciadas por la geometría impuesta por la matriz hospedadora; y iv) el poli(etilen dioxitiofeno) (PEDOT). Los materiales compuestos orgánico-inorgánicos resultantes se han caracterizado extensamente mediante técnicas espectroscópicas y métodos analíticos, con especial atención en sus propiedades fotoquímicas (o conductivita eléctrica) y en su estabilidad en comparación con los polímeros no encapsulados. Todos los resultados obtenidos son consistentes con el hecho / Peris Sanchis, E. (2007). Preparación y caracterización de polímeros electroluminiscentes encapsulados en materiales nanoporosos inorgánicos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/21053 / Palancia

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In this work we made a theoretical study of absorption line-shape of poly (pphenylene vinylene) (PPV). The model was applied in films processed by techniques: spin-coating (SC), layer-by-layer (LbL), and Langmuir-Blodgett (LB). The probability of electronic transitions was calculated based on the molecular model of excitons, Franck-Condon states, Gaussian distribution of non-entangled chains with conjugate degree n, semi-empirical parameterization of energy gap, electric dipole moment, and electron-vibrational mode coupling. Based on the approach of the energy gap functional dependence 1/n, the inclusion of the non-homogeneity energy dispersion 1/n2 is essential to obtain good experimental data agreement, mainly, where the absorption spectra display peaks width of about 65 meV. For unresolved absorption spectra, such as those observed for a large number of conjugated polymers processed via spin-coating technique, for example, the non-homogeneity energy dispersion parameterization is not significant. We develop a model to describe the possible chemical reactions of conversion of poly(xylyliden tetrahydrothiophenium chloride) (PTHT) monomers to PPV monomers and PPV monomers in others monomers of different degrees of conjugation. The dependence 1/n of the functional energy gap was compared with experimental data oligomers and calculations optimized geometry by Density Functional Theory (DFT). Effects of exciton confinement were considered in the transition dipole moment functional. Simulations to calculate the oscillator strength of the absorption spectra in PPV oligomers indicate that the HOMO-LUMO state prevails over other excited states. Results obtained from the use of the distribution of the random walk are as good as those achieved by the use of Gaussian distribution of conjugated segments in simulations of absorption spectra of the PPV. The use of transition dipole moment functional, which includes the effect of exciton confinement together with the distribution of the random walk provide good results in adjustments theoretical absorption spectra of PPV with more consistent physical parameters. / Nesse trabalho fizemos um estudo teórico da forma de linha de absorção do poli(p-fenileno vinileno) (PPV). O modelo foi aplicado em filmes processados pelas técnicas: spin-coating (SC), layer-by-layer (LbL) e Langmuir-Blodgett (LB). A probabilidade de transição eletrônica foi calculada com base no modelo do exciton molecular, estados de Franck-Condon, distribuição Gaussiana de cadeias não emaranhadas com grau de conjugação n, parametrização semi-empírica do gap de energia, do momento de dipolo elétrico e do acoplamento eletrônico vibracional. Baseamos na aproximação do funcional do gap de energia de dependência 1/n, a inclusão da dispersão de energia não homogênea 1/n2, que é essencial para se obter uma boa concordância com os dados experimentais, principalmente em casos, onde o espectro de absorção apresenta picos com largura de aproximadamente 65 meV. Em espectros de filmes pouco definidos, tais como os processados pela técnica spin-coating, a dispersão de energia não homogênea não é significativa. Desenvolvemos um modelo para descrever as possíveis reações químicas de conversão de monômeros de poli- (cloreto de xilideno tetrahidrotiofeno) (PTHT) em PPV e de monômeros de PPV em outros de diferentes graus de conjugação. A dependência 1/n do funcional do gap de energia foi comparada com dados experimentais de oligômeros de PPV e cálculos otimizados da geometria pela Teoria do Funcional da Densidade (DFT). Efeitos de confinamento de exciton foram considerados no funcional do momento de dipolo de transição eletrônica. Simulações feitas para calcular a força de oscilador no espectro de absorção em oligômeros de PPV indicam que o estado HOMO-LUMO prevalece sobre outros estados excitados. Resultados obtidos pelo uso da distribuição do passeio aleatório são tão bons quanto aos realizados pelo uso da distribuição Gaussiana de segmentos conjugados em simulações de espectros de absorção do PPV. O uso do funcional do momento de dipolo de transição, que inclui efeito de confinamento de excitons, junto com a distribuição do passeio aleatório propiciam bons resultados nos ajustes teóricos de espectros de absorção do PPV com parâmetros físicos mais consistentes. / Doutor em Física

[ES] Debido a la naturaleza (poli)iónica de los conjugados polipéptido-fármaco (PDC), su traslado a clínica puede ser una tarea complicada y costosa, que requiere técnicas de polimerización reproducibles y escalables, la implementación de herramientas analíticas sofisticadas, pasos de caracterización exhaustivos y la recopilación de datos detallados de seguridad y eficacia. Algunas técnicas clásicas implementadas en el control de calidad de los PDC no se pueden utilizar para el análisis cualitativo y cuantitativo de productos de degradación y metabolitos. Como alternativa, la espectrometría de masas (MS) y el análisis de fraccionamiento de flujo de campo de flujo asimétrico (AF4) se han posicionado de forma relevante en dicha caracterización de polipéptidos y PDC. Mediante el uso de métodos de LC-MS, se puede realizar el análisis tanto de fármacos como de productos o metabolitos de degradación. Además, dado que la separación en AF4 no se basa en la interacción del analito con la columna, como ocurre en SEC, sino aplicando el flujo cruzado en un canal vacío; en AF4 es posible una separación de moléculas "a medida" según su tamaño y peso molecular dando lugar a la mejora selectiva de la separación. Teniendo en cuenta lo descrito anteriormente con respecto al diseño de PDC y su caracterización, la investigación incluida en esta tesis se centra en el desarrollo de nuevos procedimientos analíticos que ayuden a la selección de candidatos PDC con las características adecuadas que les permitirán avanzar a su evaluación preclínica. Implementaremos una herramienta de inteligencia artificial, diseño de experimentos, para desarrollar métodos analíticos adecuados y determinar las condiciones óptimas en la síntesis de nanoconjugados polipeptídicos. Además, exploraremos técnicas relativamente nuevas, como AF4 para desarrollar nuevos nanoconjugados polipeptídicos simples y de combinación y además, generaremos imágenes de espectrometría de masas, para entender su comportamiento en modelos preclínicos relevantes, lo que nos permitirá identificar terapias eficaces para una gran variedad de patologías (tumores sólidos avanzados incluyendo cáncer de mama triple negativo, cáncer de próstata y cáncer de páncreas, así como, lesión medular). / [CAT] A causa de la naturalesa (poli)iònica i, de vegades, proteica dels conjugats polipèptid-fàrmac (PDC), el seu trasllat a clínica pot ser una tasca complicada i costosa, que requereix tècniques de polimerització reproduïbles i escalables, la implementació d'eines analítiques sofisticades, passos de caracterització exhaustius i la recopilació de dades detallades de seguretat i eficàcia. Algunes tècniques clàssiques implementades en el control de qualitat dels PDC no es poden utilitzar per l'anàlisi qualitativa i quantitativa de productes de degradació i metabòlits. Com a alternativa, l'espectrometria de masses (MS) i l'anàlisi del fraccionament de flux de camp de flux asimètric (AF4) han trobat el seu camí en la caracterització de PDC. Mitjançant l'ús de mètodes LC-MS, es pot realitzar l'anàlisi tant de fàrmacs com de productes/metabòlits de degradació. A més, atès que la separació en AF4 no es basa en la interacció de l'analit amb la columna com en SEC sinó aplicant el flux creuat en un canal buit, una separació de molècules "a mesura" segons la seua grandària i pes molecular i la millora selectiva de la separació és possible en l'instrument AF4. Tenint en compte tot el descrit anteriorment respecte al disseny de PDC i la seua caracterització, la investigació inclosa en aquest projecte es centra en el desenvolupament de nous procediments analítics que ajuden a la selecció de candidats PDC per als seu estudi preclínic posterior. Implementarem una eina d'intel·ligència artificial, disseny d'experiments, per a desenvolupar mètodes analítics i la síntesi de nanoconjugats basats en polipèptids de manera adequada. A més, explorarem tècniques relativament noves, com AF4, i generarem imatges d'espectrometria de masses, per a desenvolupar nous conjugats a la recerca de teràpies eficaces per a tractar una varietat de malalties (càncer de mama triple negatiu, càncer de pròstata, càncer de pàncrees, així com en la lesió de medul·la espinal). / [EN] Due to the (poly)ionic and proteinic nature of polypeptide-drug conjugates (PDCs), their translation "from bench to bedside" represents a complex and expensive undertaking, requiring reproducible and scalable polymerization techniques, the implementation of sophisticated analytical tools, exhaustive characterization steps, and the collection of detailed safety and efficacy data. Classical techniques, such as liquid chromatography (LC) - UV/Vis and size exclusion chromatography (SEC) implemented in the quality control of PDCs during and after synthesis, cannot always support a qualitative and quantitative analysis of degradation products and metabolites. As an alternative, mass spectrometry (MS) and asymmetric flow field flow fractionation (AF4) have grown in influence on polypeptide and PDC characterization. The analysis of drug and degradation products/metabolites can take advantage of LC when coupled to MS. Meanwhile, AF4-mediated separation does not suffer from problems related to the interaction of the analyte with the column like in SEC; instead, AF4 applies a cross flow in an empty channel, which supports the "tailor-made" separation of molecules according to size and molecular weight. The research included in this Ph.D. thesis focuses on developing new analytical procedures that will aid the selection of PDC candidates for further preclinical studies. We implemented an artificial intelligence tool (design of experiments) to develop analytical methods and optimize the synthesis of genipin-crosslinked PDCs. Moreover, we explored relatively new techniques, such as AF4 and mass spectrometry imaging, in developing novel single and combination PDCs and studying their biological fate in the search for efficient therapies for a range of diseases (advanced solid tumors, including triple negative breast, prostate, and pancreatic cancer, as well as spinal cord injury). / Dordevic, S. (2023). Development of Analytical Procedures for the Characterization of Polypeptide-Based Nanoconjugates [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/194554

O uso de materiais orgânicos em dispositivos eletrônicos, além de menor custo e facilidade de processamento, permite obter flexibilidade e transparência. Entretanto, para que a aplicação comercial desses materiais seja viável, os processos que ocorrem nos dispositivos ainda precisam ser mais bem compreendidos, visando maior eficiência e tempo de vida. É de grande importância o estudo das interfaces entre o semicondutor orgânico e os contatos metálicos, onde ocorre transferência de portadores de carga, e a interface com o dielétrico em transistores orgânicos (OFETs), onde se forma o canal de condução. As interfaces de dispositivos eletrônicos poliméricos foram estudadas, utilizando-se Espectroscopia SFG (do inglês Sum Frequency Generation). Esta técnica obtém um sinal com a soma das frequências de dois feixes incidentes sobrepostos, em um processo seletivo a meios onde não há simetria de inversão, como no caso de interfaces. Com aplicação de um feixe de excitação na região visível e outro sintonizável no infravermelho médio, a espectroscopia SFG fornece um espectro vibracional da interface e permite o estudo do ordenamento e da orientação dos grupos moleculares. Foram construídos e analisados OFETs de poli-3-hexiltiofeno (P3HT) preparados sobre substrato de vidro ou silício, utilizando como isolante óxido de silício e/ou poli-metil-metacrilato (PMMA). Foram obtidos espectros in situ do canal de OFETs em operação, observando pequenas alterações na forma de linha, porém a baixa relação sinal/ruído não permitiu obter conclusões detalhadas. Foi constatada a manifestação de bandas da camada isolante de PMMA como consequência da aplicação de campo elétrico. Este fenômeno foi considerado como uma nova ferramenta para estudar a distribuição de cargas e campo elétrico no canal de transistores. Não foram detectados sinais de degradação irreversível no polímero semicondutor a curto prazo, e a mudança de comportamento elétrico foi atribuída majoritariamente a dopagem por oxigênio absorvido no material. / The usage of organic materials in electronic devices allows not only low cost and ease of processing but also flexibility and transparency. However, to achieve viable commercial application, the processes involved on the devices operation must still be better comprehended, aiming for improved efficiency and life time. There is great importance in the study of the interfaces between organic semiconductors and metallic contacts, where charge transfer takes place, and between the dielectric and semiconductor layers of organic transistors (OFETs), where the conducting channel is formed. The interfaces in polymeric electronic devices were studied by SFG spectroscopy (Sum Frequency Generation). In this technique, a signal with frequency that equals the sum of those of two incident beams is generated in a process only allowed in media without inversion symmetry, such as interfaces. Using a visible excitation beam and a tunable infrared one, SFG spectroscopy yields a vibrational spectrum of the interface and provides information about the conformation and orientation of molecular groups. Poly-3-hexylthiophene (P3HT) OFETs were fabricated using glass or silicon substrates and silicon oxide and/or poly-methyl-methacrylate (PMMA) for the dielectric layer. SFG spectra were acquired in situ from the channel region of operating OFETs, observing small changes in lineshape, but low signal-to-noise ration did not allow a detailed interpretation. It was found that PMMA vibrational bands appeared when polarizing the device. This phenomenon was considered a new tool for studying the electric field and charge distribution along transistor channels. It was not noted any sign of short term irreversible degradation of the semiconducting polymer, and the change in the electrical behavior was attributed mainly to doping of the polymer by oxygen absorbed in the material.

A utilização de sondas fluorescentes para marcação ou detecção de biomoléculas de interesse em processos biológicos distintos, vem recebendo grande atenção em pesquisas biomédicas, de análises clínicas e biologia celular. Em geral, estas sondas fluorescentes são constituídas por moléculas orgânicas pequenas, as quais apresentam características fluorescentes e capacidade de conjugar-se com estas biomoléculas. Desta forma, esta dissertação descreve inicialmente a síntese de compostos 2-aril ou 2,5- diarilfuranos e tiofenos (3, 5, 7 e 9a-i), a partir de espécies orgânicas de telúrio (1, 4, 6 e 8) e sais de ariltrifluoroboratos de potássio (2a-i), via reação de acoplamento cruzado tipo Suzuki-Miyaura, sob catálise de paládio [ver a figura no arquivo original]. Em seguida, descreve a síntese de um derivado 2,5-diarilfurano assimétrico, o 2-(3-aminofenil)-5-(4-metoxifenil)furano 11, o qual apresenta propriedades químicas e luminescentes adequadas para atuar como uma nova e promissora sonda fluorescente em processos de marcação ou detecção biológica. A síntese desta nova sonda, também chamada de 3-AFA (3-AnililFuranoAnisol), foi realizada a partir da reação de acoplamento cruzado tipo Suzuki-Miyaura, sob catálise de paládio, entre o ácido (3-aminofenil) borônico 5e e o 2- (butiltelanil)-5-(4-metoxifenil)furano 10 em 65 % de rendimento. Esta nova sonda 3-AFA 11 foi conjugada com uma série de L-aminoácidos 12a-l, a partir de uma reação de acoplamento peptídico para formação dos respectivos produtos 13a-l em rendimentos satisfatórios. Estes produtos conjugados 13a-l, apresentam potencial para marcação fluorescente de enzimas proteolíticas de interesse [ver a figura no arquivo original]. Adicionalmente, foram caracterizadas propriedades fotofísicas importantes desta nova sonda 3-AFA 11, entre as quais seus espectros eletrônicos de absorção e emissão de fluorescência, que obtiveram valores de &#955;ex a 320 nm e &#955;em a 400 nm, respectivamente. Por fim, foi testado o potencial de acúmulo intracelular da sonda 3-AFA 11 em sistemas celulares tais como: eritrócitos infectados com Plasmodium chabaudi e amastigotas de Leishmania L. amazonensis, sendo possível observar em todos os casos a marcação fluorescente dos respectivos parasitas. / The use of fluorescent probes for labeling or detection of biomolecules of interest in different biological processes, has received much attention in biomedical, clinical testing and cell biology research. In general, these fluorescent probes are composed of small organic molecules, which have fluorescent features and ability to combine with these biomolecules. Thus, this work initially describes the synthesis of 2-aryl or 2,5-diarylfurans and thiophenes (3, 5, 7 and 9a-i) from organic species of tellurium (1, 4, 6 and 8) and potassium organotrifluoroborate salts (2a-i) by palladium catalyzed Suzuki-Miyaura crosscoupling reaction [see the figure in the original file]. After describe the synthesis of a unsymmetrical 2,5-diarylfuran derivative, the 2-(3-aminophenyl)-5-(4-methoxyphenyl)furan 11, which presents chemical and luminescent properties appropriate to act as a promising new fluorescent probes in processes of marking or biological detection. The synthesis of this new probe, also called 3-AFA (3-AnilylFuranAnisole), was performed from palladium catalyzed Suzuki-Miyaura cross-coupling reaction, between (3- aminophenyl) boronic acid 5e and 2-(butyltellanyl)-5-(4-metoxyphenyl)furan 10 in 65 % yields. This new probe 3-AFA 11 was combined with a series of Lamino acids 12a-l from a peptidic coupling reaction to obtain their products 13a-l in satisfactory yield. These combined products 13a-l show a potential for fluorescent marking of proteolitic enzymes [see the figure in the original file]. Additionally, important photo physical properties of this new probe 3-AFA 11 were characterized. These include their electronic spectra of absorption and fluorescence emission, who obtained values of &#955;ex to 320 nm and &#955;em to 400 nm, respectively. Finally, we tested the potential of probe 3-AFA 11 for intracellular accumulation in cellular systems such as: erythrocytes infected with Plasmodium chabaudi and amastigotes of Leishmania L. amazonensis, in all cases the fluorescent uptake cellular of their parasites can be observed.

O uso de materiais orgânicos em dispositivos eletrônicos, além de menor custo e facilidade de processamento, permite obter flexibilidade e transparência. Entretanto, para que a aplicação comercial desses materiais seja viável, os processos que ocorrem nos dispositivos ainda precisam ser mais bem compreendidos, visando maior eficiência e tempo de vida. É de grande importância o estudo das interfaces entre o semicondutor orgânico e os contatos metálicos, onde ocorre transferência de portadores de carga, e a interface com o dielétrico em transistores orgânicos (OFETs), onde se forma o canal de condução. As interfaces de dispositivos eletrônicos poliméricos foram estudadas, utilizando-se Espectroscopia SFG (do inglês Sum Frequency Generation). Esta técnica obtém um sinal com a soma das frequências de dois feixes incidentes sobrepostos, em um processo seletivo a meios onde não há simetria de inversão, como no caso de interfaces. Com aplicação de um feixe de excitação na região visível e outro sintonizável no infravermelho médio, a espectroscopia SFG fornece um espectro vibracional da interface e permite o estudo do ordenamento e da orientação dos grupos moleculares. Foram construídos e analisados OFETs de poli-3-hexiltiofeno (P3HT) preparados sobre substrato de vidro ou silício, utilizando como isolante óxido de silício e/ou poli-metil-metacrilato (PMMA). Foram obtidos espectros in situ do canal de OFETs em operação, observando pequenas alterações na forma de linha, porém a baixa relação sinal/ruído não permitiu obter conclusões detalhadas. Foi constatada a manifestação de bandas da camada isolante de PMMA como consequência da aplicação de campo elétrico. Este fenômeno foi considerado como uma nova ferramenta para estudar a distribuição de cargas e campo elétrico no canal de transistores. Não foram detectados sinais de degradação irreversível no polímero semicondutor a curto prazo, e a mudança de comportamento elétrico foi atribuída majoritariamente a dopagem por oxigênio absorvido no material. / The usage of organic materials in electronic devices allows not only low cost and ease of processing but also flexibility and transparency. However, to achieve viable commercial application, the processes involved on the devices operation must still be better comprehended, aiming for improved efficiency and life time. There is great importance in the study of the interfaces between organic semiconductors and metallic contacts, where charge transfer takes place, and between the dielectric and semiconductor layers of organic transistors (OFETs), where the conducting channel is formed. The interfaces in polymeric electronic devices were studied by SFG spectroscopy (Sum Frequency Generation). In this technique, a signal with frequency that equals the sum of those of two incident beams is generated in a process only allowed in media without inversion symmetry, such as interfaces. Using a visible excitation beam and a tunable infrared one, SFG spectroscopy yields a vibrational spectrum of the interface and provides information about the conformation and orientation of molecular groups. Poly-3-hexylthiophene (P3HT) OFETs were fabricated using glass or silicon substrates and silicon oxide and/or poly-methyl-methacrylate (PMMA) for the dielectric layer. SFG spectra were acquired in situ from the channel region of operating OFETs, observing small changes in lineshape, but low signal-to-noise ration did not allow a detailed interpretation. It was found that PMMA vibrational bands appeared when polarizing the device. This phenomenon was considered a new tool for studying the electric field and charge distribution along transistor channels. It was not noted any sign of short term irreversible degradation of the semiconducting polymer, and the change in the electrical behavior was attributed mainly to doping of the polymer by oxygen absorbed in the material.