Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andre Luis Teixeira Martins.pdf: 7704108 bytes, checksum: 576d699591dbb6b908403edc18197d71 (MD5) Previous issue date: 2014-08-26 / The beverage metal packaging industry figures as one of the most important worldwide aluminum consumer. A detailed knowledge of the raw material used in the beverage can body production is essential to maintain and improve the productivity levels imposed by the market. It is on this point that the present work focus, in the micro structural and mechanical characterization of three different AA 3104-H19 rolled coils, to be able to compare them in search of similarities and discrepancies. Their chemical compositions were analyzed by energy dispersion (EDS), and atomic absorption (AA) spectrometry, their micro structures were identified by optical microscopy and scanning electron microscopy. Their mechanical properties were described by tensile tests, Erichsen tests, forming limit curves (FLC), micro hardness Vickers tests, and surface roughness tests (Ra). The anisotropy coefficient R, also known as Lankford´s R, and the strain hardening exponent n were calculated using the results and specimens of the tensile tests. In addition, their crystallographic textures were analyzed by orientation distribution functions and pole figures. The experiment s results showed a strong similarity among all three rolled sheets, their properties differing only subtly. On average the yield strength of all three was found to be 265 MPa, their ultimate tensile strength 285 MPa. Elongation was very similar for all three, around 4.7%. The strain hardening exponent n averaged 0.078, a value comparable to some found in literature. The normal (R) and planar (UR) anisotropy values were found to be 0.77 and 0.22, respectively, indicating a slight tendency to form ears at 45o and good deep drawing formability. The microstructure analysis of all three sheets revealed two kinds of intermetallic compounds with distinct morphology, Al6(Fe,Mn) and Al12(Fe,Mn)3Si, not scattered homogeneously, together with well distributed dispersoids in the aluminum matrix. The crystallographic texture of the three sheets also exhibited similarities; all had the same dominant components with comparable intensities. On all three it was possible to notice that the typical strain hardening textures, Brass {110}<112> and Copper {112}<111>, together with Goss {110}<001>, were balanced by the Cube {001}<100> component, typical of recrystallization. The notable differences found could be summarized in slightly higher mechanical properties for one of the sheets and smaller and less widespread intermetallic compounds for another. / A indústria de embalagens metálicas para bebidas se destaca como uma das mais importantes no consumo mundial de alumínio. O conhecimento detalhado da matéria prima utilizada para a produção de latas para bebidas é essencial para manter e melhorar os níveis de produtividade impostos pelo mercado. O foco do presente trabalho encontra-se na caracterização microestrutural e mecânica de três diferentes laminados da liga de alumínio 3104-H19, a fim de compará-los em busca de similaridades e discrepâncias. As suas composições químicas foram avaliadas através de espectroscopia de dispersão de energia (EDS-MEV) e de absorção atômica (AA). Suas microestruturas foram analisadas através de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura. Suas propriedades mecânicas foram apuradas pelo uso de ensaios de tração uniaxiais, ensaios Erichsen, curvas limite de conformação (CLC), microdureza Vickers, e rugosidade (Ra). O coeficiente de anisotropia, R de Lankford, e o expoente de encruamento (n), foram calculados através dos resultados dos ensaios de caracterização mecânica.Em adição, uma análise da textura cristalográfica dos laminados foi realizada através do uso de funções de distribuição de orientação e figuras de polo. Os resultados demostraram semelhança entre os três laminados, suas propriedades e características diferindo apenas sutilmente. Na média o limite de escoamento dos três ficou em 265 MPa e o limite de resistência a tração em 285 MPa. Os alongamentos percentuais ficaram todos ao redor de 4,7%. O expoente de encruamento n ficou na média em 0,078, valor próximo a alguns encontrados na literatura. Os índices de anisotropia normal (R) e planar (UR) ficaram próximos a 0,77 e -0,22, respectivamente, indicando uma leve tendência ao orelhamento a 45º e boa conformabilidade em repuxo profundo. A análise microestrutural dos três laminados revelou dois tipos de compostos intermetálicos com morfologia distinta, Al6(Fe,Mn) e Al12(Fe,Mn)3Si, espalhados não homogeneamente, junto à dispersoides bem distribuídos na matriz de alumínio. A textura cristalográfica dos três laminados também exibiu similitudes, todas com as mesmas componentes dominantes em intensidades parecidas. Nos três notou-se que a textura típica de deformação para ligas de alumínio, latão {110}<112> e cobre {112}<111>, junto a textura Goss {110}<001>, estavam balanceadas pela textura cubo {001}<100>, típica de recristalização. As diferenças encontradas resumiram-se a propriedades mecânicas sutilmente superiores em um dos laminados e compostos intermetálicos menores e em menor volume em outro.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In the last decades, several applications of niobium nitride thin films has been proposed or effectively implemented. In the cubic δ − NbN phase, the bulk material presents a Tc for the superconducting transition near 17 K, what is far larger than those found in other normal (BCS) superconductors and useful in, for example, Josephson tunnel junctions. More recently, other phases have been also focus of interest, like the hexagonal δ-NbN phase. The hardness and resistance to chemical corrosion make this material well fitted for mechanically improved surface. Thin film preparation or deposition of niobium nitrides by physical methods (PVD) is not a trivial task. Stoichiometry, crystal structure and morphology of the resulting films are strongly affected by the deposition conditions, and even a qualitative model for the growth mechanisms of niobioum nitride is still lacking. In this work we have studied the effect of some parameters on the structural and morphologic properties of NbN thin films. The samples have been produced by reactive magnetron sputtering for different nitrogen partial pressures, substrate temperatures, bias voltages and deposition times. The crystallographic structure, preferred orientations, grain sizes and surface roughness were stablished by XR diffraction and, for some samples, atomic force microscopy. The results have shown that without bias voltage cubic NbN thin films are obtained, with or without substrate heating, when the partial pressure of N2 in the reactive atmosphere is between 13 and 25 %. Films produced with 17 % N2 are preferentially oriented in the <200> direction and this texture is enhanced by substrate heating. The analysis of the results in two samples with different thickness clearly indicates that for cubib NbN, the growth is remarkable different in the <111> and <200> directions. A possible mechanism to explain this difference is presented. The main effect of the voltage bias was to induce a hexagonal δ - NbN structure even for voltages as low as -10 V. These films present larger densities values than those found in the films with cubic phase, being the highest density achieved with -70V bias. All samples deposited with bias present a compressive stress and small grain size. The connections between stress, grain size and density are presented and discussed. In summary, we have identified a group of key parameters that makes possible the deposition of NbN thin films by reactive magnetron sputtering, either for superconductivity or tribological applications. / Nas últimas décadas, têm sido propostas e implementadas muitas aplicações para filmes finos de nitreto de nióbio. Na fase cúbica δ − NbN, o material na sua forma bulk apresenta Tc de transição supercondutora próxima a 17 K, o qual é de longe muito maior do que os valores encontrados para outros supercondutores normais (BCS). E, proveitoso, por exemplo, para junções túnel Josephson. Mais recentemente, outras fases também têm sido foco de interesse, como a hexagonal δ0 − NbN. A dureza e resistência à corrosão química fazem deste material bem equipado para melhoramento mecânico de superfícies. A preparação de filmes finos de nitretos de nióbio por PVD não é uma tarefa trivial. Estequiometria, estrutura cristalina e morfologia dos filmes resultantes são fortemente afetadas pelas condições de deposição. E, mesmo um modelo qualitativo para os mecanismos de crescimento do nitreto de nióbio ainda está faltando. Neste trabalho estudamos o efeito de alguns parâmetros sobre as propriedades estruturais e morfológicas de filmes finos de NbN. As amostras foram produzidas por magnetron sputtering reativo com diferentes pressões parciais de nitrogênio, temperaturas do substrato, voltagem bias e tempos de deposição. Os resultados mostraram que sem bias aplicado são obtidos filmes finos de NbN na fase cúbica, com ou sem aquecimento do substrato, quando a pressão parcial de N2 na atmosfera reativa está entre 13 e 25%. Filmes produzidos com 17% de N2 estão preferencialmente orientados na direção (200) e sua textura é aumentada por aquecimento do substrato. A análise dos resultados em duas amostras com diferentes espessuras indicou claramente que, para NbN cúbico, o crescimento é notavelmente diferente nas direções (111) e (200). Um possível mecanismo capaz de explicar esta diferença é proposto neste trabalho. O efeito significativo da aplicação do bias foi induzir a estrutura hexagonal δ − NbN mesmo para voltagens pequenas como -10 V. Estes filmes apresentam valores de densidade maiores do que para os filmes com fase cúbica, sendo a maior densidade alcançada para -70 V de bias. Todas amostras depositadas com aplicação de bias apresentaram estresse compressivo e tamanho de grãos pequeno. As conexões entre estresse, tamanho de grão e densidade são apresentados e discutidos. Em resumo, identificamos um grupo de parâmetros chave que tornam possível a deposição de filmes finos de NbN por magnetron sputtering reativo, seja para supercondutividade seja para aplicações tribológicas.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ederson Pauletti.pdf: 5739200 bytes, checksum: 362611be295a3342251b72d168512c61 (MD5) Previous issue date: 2013-03-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work the ductile crack growth resistance curves (J-R curves) was evaluated for the steels used in the oil and gas pipelines from the X60 and X70 API 5L grades using the unloading compliance technique. The non standardized SE (T) specimens were used due to the same has low constraint, it is feature of pipelines. The plastic area for the obtaining the J integral was performed by measuring from the crack mouth open displacement, (CMOD). The central emphasis this research was evaluated the delamination phenomenon influence from the fracture toughness and along the J-R curve. As also the microtexture in close to delamination and ductile fracture regions, by using the Electron Backscatter Diffraction (EBSD) technique. The results have shown that value average of 355kJ/m2 was similar for both the shallow and deep crack specimens. The J-R curve values average from the shallow crack specimens have displayed most steep J-R curves, namely, it obtained higher energy values along the ductile crack propagation. Specimens that showed delaminations, during fracture process, obtained higher energy values along the ductile crack propagation. The occurrence of delaminations was more common in deep crack specimens. The microtexture results have shown a random grain sizes distribution. The components with higher intensity in the delamination region were α-fiber textures: {113} <110>, {112} <110>, {223} <110> the same cause anisotropy of mechanical properties and can be influenced out-of-plane constraint during the test. Moreover, there was the occurrence of the {100} <110> recrystallization texture component, which have deleterious effect in occurrence of delamination in microalloyed steels. Whereas in the ductile fracture region occurred the {111} <231>, {111} <132> and {111} <123> γ-fiber, which it can be influenced the ductile crack propagation process. / Neste trabalho foram investigadas as curvas de resistência ao crescimento de trinca dúctil para aços utilizados em tubulações de petróleo e gás, das classes API 5L X60 e X70, utilizando-se da técnica de variação da flexibilidade elástica. Espécimes SE(T) não padronizados foram utilizados, pois o mesmo possui baixa restrição ao fluxo plástico, característica de tubulações. A área plástica para obtenção da integral J foi obtida através da medida de deslocamento de abertura de trinca (crack mouth open displacement, CMOD). A ênfase central desta pesquisa foi avaliar a influência do fenômeno da delaminação na tenacidade à fratura (JIC) e na curva J-R em geral. Como também a obtenção da microtextura em regiões próximas à delaminação e fratura dúctil, que ocorrem durante o processo de fratura no ensaio de tenacidade à fratura, pelo uso da técnica de difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Os resultados mostraram que o valor médio de tenacidade à fratura, de 355 kJ/m2 foi equivalente para espécimes com tamanho de trinca rasa e profunda. A média dos valores de curva J-R para espécimes com tamanho de trinca rasa mostrou curvas J-R mais íngremes, ou seja, obtiveram maiores valores energia ao longo da propagação dúctil de trinca. Os espécimes que apresentaram delaminações, durante o processo de fratura, obtiveram maior valor de energia ao longo do crescimento de trinca dúctil. A ocorrência das delaminações foi mais comum em espécimes com tamanho de trinca profunda. Os resultados de microtextura mostraram uma distribuição aleatória de tamanhos de grão. As componentes com maior intensidade na região próxima à delaminação foram as texturas de fibras α: {113}<110>, {112}<110>, {223}<110> que causam anisotropia das propriedades mecânicas e podem ter influenciado no estado triaxial de tensões durante o ensaio. Além disso, houve ocorrência da componente de textura de recristalização {100}<110>, a qual tem efeito deletério na ocorrência de delaminações em aços microligados. As componentes de fibra mais intensas na região próxima à fratura dúctil foram as texturas de fibra γ: {111}<231>, {111}<132> e {111}<123>, as quais podem influenciar no processo de propagação de trinca dúctil.

This work aims to study the niobium influence in the crystallographic texture and the corrosion resistance of ferritic stainless steels on aerated and de-aerated environments. For this objective the ferritic stainless steels P409, P410, P430A, P430E (Nb stabilized) were used; and austenitic stainless steel, P304, and carbon steel, A36, were used as comparative materials. These materials had a mechanical characterization (hardness and tension test), and the steels P430A and P430E had a crystallographic characterization too. That crystallographic characterization (by EBSD) was analyzed through to inverse pole figure (IPF) and crystal orientation distribution function (CODF). The samples were submitted to anodic potentiodynamic polarization test in solutions: 3.56% NaCl, and 1N H2SO4 on aerated environment, and 3.56% NaCl at de-aerated environment. The samples were examined by SEM after the polarization tests. The analysis of the results clearly showed that the crystallographic texture influence the corrosion resistance. The niobium in the stainless steel reduces the presence of preferential orientation, therefore, the influence of the texture in the corrosion resistance, but helps to increase the corrosion resistance by the formation of niobium carbbonites. Finally it was observed that for polarization tests in aerated environments and de-aerated have a very small variation in behavior that depends on the steel, but this variation is not statistically significant. / O objetivo deste trabalho é estudar a influência do nióbio na textura cristalográfica e resistência à corrosão de aços inoxidáveis ferríticos em ambientes aerados e desaerados. Usou-se para o estudo os aços inoxidáveis ferríticos P409, P410, P430A, P430E (estabilizado ao Nb) e como objetos de comparação usaram-se os aços inoxidáveis austenítico P304 e o aço ao carbono A36. Neles realizou-se uma caracterização mecânica (dureza, ensaio de tração), e para os aços P430A e P430E foi feita uma caracterização cristalográfica (via EBSD) por meio de figura de polos inversa (IPF) e da função de distribuição de orientação cristalina (FDOC). As amostras foram submetidas a ensaios de polarização potenciodinâmica anódica para soluções de 3,56% NaCl e 1N de H2SO4 em ambiente aerado e solução de 3,56% NaCl em ambiente desaerado. As amostras foram examinadas por microscopia MEV após os ensaios de polarização. A análise dos resultados mostrou claramente que a textura cristalográfica influência a resistência à corrosão. O nióbio diminui a presença de orientações preferenciais, e, por consequência, a influência da textura na resistência à corrosão, no entanto aumenta a resistência à corrosão nos aços inoxidáveis pela formação de carbonetos de nióbio. Por último observou-se que para ensaios de polarização em ambientes aerados e desaerados existe uma ligeira variação no comportamento que depende de cada aço, mas que não é estatisticamente significativa. / Mestre em Engenharia Mecânica

A doença de Chagas, causada pelo protozoário flagelado Trypanosoma cruzi, é uma doença tropical que enseja morte/morbidade de milhões de pessoas na América Latina. Por processos migratórios, vem-se estendendo ao sul dos Estados Unidos, Canadá, Europa, Austrália e Japão. Essa doença tem sido considerada super-negligenciada pela indústria farmacêutica, já que os dois fármacos disponíveis para o seu tratamento foram introduzidos há mais de quarenta anos e apresentam baixa eficácia com vários efeitos colaterais severos. Mais recentemente, a Organização Mundial da Saúde considerou a doença de Chagas, dentre outras, como a doença da pobreza! Com esse cenário completamente desfavorável aos portadores da doença, é necessária a descoberta, desenvolvimento e introdução de novos fármacos para o tratamento eficiente e seguro da doença de Chagas. <br />Dentro desse contexto, este trabalho representa uma importante contribuição para o entendimento das razões moleculares da ação farmacológica de substâncias químicas bioativas de interesse à farmacoterapia da doença de Chagas. Ao nível molecular, a enzima pertencente à via de síntese de novo de nucleotídeos de pirimidinas, diidroorotato desidrogenase do Trypanosoma cruzi (TcDHODH), é um alvo promissor para a descoberta e desenvolvimento de candidatos a fármacos de interesse para o tratamento da doença de Chagas. <br />Os conceitos e ferramentas da química medicinal computacional, tais como os ensaios virtuais in silico, foram usados para a identificação de inibidores da TcDHODH. Vinte e seis substâncias inéditas como inibidores da TcDHODH foram adquiridos comercialmente e avaliados experimentalmente através da Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC) para a determinação do mecanismo de inibição e da constante cinética de afinidade (Kiapp). <br />Na etapa de docagem molecular, o objetivo era identificar moléculas que apresentassem uma boa afinidade pelo sítio ativo da enzima TcDHODH. A primeira série de ligantes selecionados dos métodos in silico, apresentou inibição enzimática na concentração de micromolar com eficiência média de ligante de 0,50 kcal mol-1 átomo-1. Devido à baixa massa molecular (aproximadamente 200 kDa) e a alta eficiência de ligante, essa série foi considerada como constituída de excelentes substâncias com elevado poder de reconhecimento biomolecular. Por isso, foram caracterizadas como substâncias passíveis de otimização no processo do-ligante-para-substância matriz. <br />As enzimas TcDHODH e DHODH de Leishmania major (LmDHODH) têm sítios ativos com elevado grau de similaridade. Portanto, usando a enzima LmDHODH como padrão de substituição da TcDHODH é possível fazer a descrição do modo de interação do co-complexo TcDHODH-inibidor. O modo de ação descrito através da resolução da estrutura cristalográfica de raios-X, além de validar ortogonalmente os resultados cinéticos obtidos por ITC - que identificou as substâncias como inibidores competitivos (por interação direta no sítio ativo da enzima TcDHODH), geraram hipóteses farmacofóricas para a busca de novas moléculas (chamadas de segunda geração), agora com padrão superior de reconhecimento molecular do sítio da TcDHODH. Para validar complementarmente a hipótese, foi demonstrado que os inibidores da TcDHODH inibem, similarmente, a LmDHODH. <br />Uma análise cuidadosa da estrutura tridimensional da enzima TcDHODH, demostrou a possibilidade de ocupação do sítio S2 que se estende além da região do sítio catalítico S1, permitindo assim o aumento da afinidade biomolecular com os inibidores. Além disso, o sítio S2 não é encontrado na estrutura da proteína de humanos (HsDHODH), podendo ser uma região passível de seletividade frente à enzima TcDHODH. <br />O emprego adequado dessa hipótese resultou na otimização dos ligantes identificados previamente para substâncias mais potentes que inibiram a enzima de forma competitiva em relação ao substrato diidroorotato (DHO) em valores Kiapp de 121 &plusmn; 14 nM e 190 &plusmn; 10 nM. <br />A técnica de ITC foi fundamental no processo de descoberta de inibidores enzimáticos, pois se mostrou extremamente susceptível à determinação da interação intermolecular enzima-inibidor, permitindo acompanhar a cinética da reação e obter os valores da constante de afinidade de maneira precisa e acurada. Com isso, a taxa de acerto obtida nesta tese foi de 46%, considerando-se apenas as substâncias com valores de Ki app < 100 &micro;M. Esse é um número favoravelmente apreciável, já que na literatura ele gira em torno de 1-10% quando o planejamento in silico é realizado, quando comparado às taxas de acerto dos métodos de ensaio em larga escala (HTS), entre 0-2 %, os resultados alcançados neste trabalho são ainda mais significativos. <br />Além disso, as substâncias químicas selecionadas através da integração de métodos in silico e biocalorimétricos apresentam elevado grau de complexidade no processo biomolecular de interação enzima-ligante, que permite classificá-las para as fases seguintes da gênese planejada de fármacos. / American trypanosomiasis or Chagas disease, caused by the haemoflagellate Trypanosoma cruzi, is a tropical disease that affects millions of people in Latin America. Epidemiology of Chagas disease in non-endemic countries is attained by immigration as the disease also affects people in the United States, Canada, Europe, Australia and Japan. However, the United States are not to be written off as an area of nonendemicity for Chagas disease like Europe or Asia because the southern states have enzootic T. cruzi transmission that involves triatomine species and hosts such as raccoons, opossums, and domestic dogs. Even though, this disease has been considered as a super-neglected from the big Pharma Industry viewpoint since the only available drugs for its treatment were introduced in the market more than forty years ago and worsen is that they have low efficacy and cause various severe side effects. <br />Although the current clinical scenario is of course discouraging and is far from being even a soothing treatment for those who suffer from the disease, it prompt ones to set efforts towards the need of discovering and developing new efficacious and safe drugs to treat Chagas disease. <br />Our research group covers the concept of enzymes acting as targets for the action of drugs. Once T. cruzi has many druggable targets, the dihydroorotate dehydrogenase enzyme (TcDHODH) that belongs to the de novo pyrimidine nucleotide synthetic pathway has been chosen for the search of new inhibitors that may be of use in the treatment of Chagas disease. To accomplish with this and considering that inhibitors are molecules that decrease enzyme activity leading to parasite death, we used the concepts and tools of modern computational medicinal chemistry such as in silico screening of small molecules that bind to the active site of the TcDHODH. <br />After a thoroughly program of virtually screening thousands of compounds, 26 were purchased from commercially available sources and experimentally assayed against the TcDHODH using Isothermal Titration Calorimetry (ITC) in order to determine the mechanism of inhibition and the kinetic affinity constant (Kiapp). <br />The first series of inhibitors selected from our in silico strategy were evaluated by ITC to yield compounds that inhibited the TcDHODH in the micromolar concentration range with an average of 0.50 kcal mol-1 atom-1 ligand efficiency (LE). Because the assayed compounds have low molecular weight (ca. 200 kDa) and high LE, which bring them to the specific bimolecular pattern recognition all of them were considered good inhibitors capable of being selected to enter the hit-to-lead optimization process. <br />The detailed description of the ligand-enzyme mode of binding (MOB) is thoroughly accomplished by solving the X ray crystal structure of the surrogate Leishmania major DHODH enzyme (LmDHODH), which has a high degree of similarity with the enzyme TcDHODH. The MOB credited to be in the active site of the TcDHODH orthogonally validated the ITC kinetic experimental data obtained for all ligands as competitive inhibitors that interact at the active site of the TcDHODH and helped to generate pharmacophoric hypotheses for the search of new second generation molecules acting against the enzyme TcDHODH.  Analyzing the 3D structure of the TcDHODH along with its surrogate LmDHODH, we envisaged the possibility of compounds to extend their side chain beyond the region of the catalytic site (called S1), and interacting in a region called S2, so to increase binding affinity. Moreover, the TcDHODH S2 site that is not found in the 3D protein structure of humans (HsDHODH) is likely to offer new insights for the search of inhibitors whose binding to this S2 site can pave the roads towards the needed structural basis for selective inhibition of TcDHODH. <br />The most potent compounds inhibited the enzyme competitively with respect to the substrate dihydroorotate (DHO) at Kiapp values of 121 &plusmn; 14 nM and 190 &plusmn; 10 nM, which constitutes high affinity TcDHODH inhibitors. The ITC technique was pivotal to this process of enzyme inhibitors discovery, because it proved to be extremely sensitive thus allowing to monitor the kinetics of the reaction and to obtain precise and accurate values of affinity constants. <br />The hit rate obtained in this work, considering only those compounds with Kiapp < 100 &micro;M, was 46%. This is a really high number, since literature values range from 1 to 10% when the planning new inhibitors via in silico methods when compared to the success rates obtained by the methods of testing on large scales (HTS), 0-2 %, the results achieved in this work are even more significant. Moreover, the compounds selected through the integration of in silico and calorimetric methods showed a high degree of complexity in the process of bimolecular enzyme-ligand recognition, which allows to pass them to the next phase of the drug design process.

A doença de Chagas, causada pelo protozoário flagelado Trypanosoma cruzi, é uma doença tropical que enseja morte/morbidade de milhões de pessoas na América Latina. Por processos migratórios, vem-se estendendo ao sul dos Estados Unidos, Canadá, Europa, Austrália e Japão. Essa doença tem sido considerada super-negligenciada pela indústria farmacêutica, já que os dois fármacos disponíveis para o seu tratamento foram introduzidos há mais de quarenta anos e apresentam baixa eficácia com vários efeitos colaterais severos. Mais recentemente, a Organização Mundial da Saúde considerou a doença de Chagas, dentre outras, como a doença da pobreza! Com esse cenário completamente desfavorável aos portadores da doença, é necessária a descoberta, desenvolvimento e introdução de novos fármacos para o tratamento eficiente e seguro da doença de Chagas. <br />Dentro desse contexto, este trabalho representa uma importante contribuição para o entendimento das razões moleculares da ação farmacológica de substâncias químicas bioativas de interesse à farmacoterapia da doença de Chagas. Ao nível molecular, a enzima pertencente à via de síntese de novo de nucleotídeos de pirimidinas, diidroorotato desidrogenase do Trypanosoma cruzi (TcDHODH), é um alvo promissor para a descoberta e desenvolvimento de candidatos a fármacos de interesse para o tratamento da doença de Chagas. <br />Os conceitos e ferramentas da química medicinal computacional, tais como os ensaios virtuais in silico, foram usados para a identificação de inibidores da TcDHODH. Vinte e seis substâncias inéditas como inibidores da TcDHODH foram adquiridos comercialmente e avaliados experimentalmente através da Calorimetria de Titulação Isotérmica (ITC) para a determinação do mecanismo de inibição e da constante cinética de afinidade (Kiapp). <br />Na etapa de docagem molecular, o objetivo era identificar moléculas que apresentassem uma boa afinidade pelo sítio ativo da enzima TcDHODH. A primeira série de ligantes selecionados dos métodos in silico, apresentou inibição enzimática na concentração de micromolar com eficiência média de ligante de 0,50 kcal mol-1 átomo-1. Devido à baixa massa molecular (aproximadamente 200 kDa) e a alta eficiência de ligante, essa série foi considerada como constituída de excelentes substâncias com elevado poder de reconhecimento biomolecular. Por isso, foram caracterizadas como substâncias passíveis de otimização no processo do-ligante-para-substância matriz. <br />As enzimas TcDHODH e DHODH de Leishmania major (LmDHODH) têm sítios ativos com elevado grau de similaridade. Portanto, usando a enzima LmDHODH como padrão de substituição da TcDHODH é possível fazer a descrição do modo de interação do co-complexo TcDHODH-inibidor. O modo de ação descrito através da resolução da estrutura cristalográfica de raios-X, além de validar ortogonalmente os resultados cinéticos obtidos por ITC - que identificou as substâncias como inibidores competitivos (por interação direta no sítio ativo da enzima TcDHODH), geraram hipóteses farmacofóricas para a busca de novas moléculas (chamadas de segunda geração), agora com padrão superior de reconhecimento molecular do sítio da TcDHODH. Para validar complementarmente a hipótese, foi demonstrado que os inibidores da TcDHODH inibem, similarmente, a LmDHODH. <br />Uma análise cuidadosa da estrutura tridimensional da enzima TcDHODH, demostrou a possibilidade de ocupação do sítio S2 que se estende além da região do sítio catalítico S1, permitindo assim o aumento da afinidade biomolecular com os inibidores. Além disso, o sítio S2 não é encontrado na estrutura da proteína de humanos (HsDHODH), podendo ser uma região passível de seletividade frente à enzima TcDHODH. <br />O emprego adequado dessa hipótese resultou na otimização dos ligantes identificados previamente para substâncias mais potentes que inibiram a enzima de forma competitiva em relação ao substrato diidroorotato (DHO) em valores Kiapp de 121 &plusmn; 14 nM e 190 &plusmn; 10 nM. <br />A técnica de ITC foi fundamental no processo de descoberta de inibidores enzimáticos, pois se mostrou extremamente susceptível à determinação da interação intermolecular enzima-inibidor, permitindo acompanhar a cinética da reação e obter os valores da constante de afinidade de maneira precisa e acurada. Com isso, a taxa de acerto obtida nesta tese foi de 46%, considerando-se apenas as substâncias com valores de Ki app < 100 &micro;M. Esse é um número favoravelmente apreciável, já que na literatura ele gira em torno de 1-10% quando o planejamento in silico é realizado, quando comparado às taxas de acerto dos métodos de ensaio em larga escala (HTS), entre 0-2 %, os resultados alcançados neste trabalho são ainda mais significativos. <br />Além disso, as substâncias químicas selecionadas através da integração de métodos in silico e biocalorimétricos apresentam elevado grau de complexidade no processo biomolecular de interação enzima-ligante, que permite classificá-las para as fases seguintes da gênese planejada de fármacos. / American trypanosomiasis or Chagas disease, caused by the haemoflagellate Trypanosoma cruzi, is a tropical disease that affects millions of people in Latin America. Epidemiology of Chagas disease in non-endemic countries is attained by immigration as the disease also affects people in the United States, Canada, Europe, Australia and Japan. However, the United States are not to be written off as an area of nonendemicity for Chagas disease like Europe or Asia because the southern states have enzootic T. cruzi transmission that involves triatomine species and hosts such as raccoons, opossums, and domestic dogs. Even though, this disease has been considered as a super-neglected from the big Pharma Industry viewpoint since the only available drugs for its treatment were introduced in the market more than forty years ago and worsen is that they have low efficacy and cause various severe side effects. <br />Although the current clinical scenario is of course discouraging and is far from being even a soothing treatment for those who suffer from the disease, it prompt ones to set efforts towards the need of discovering and developing new efficacious and safe drugs to treat Chagas disease. <br />Our research group covers the concept of enzymes acting as targets for the action of drugs. Once T. cruzi has many druggable targets, the dihydroorotate dehydrogenase enzyme (TcDHODH) that belongs to the de novo pyrimidine nucleotide synthetic pathway has been chosen for the search of new inhibitors that may be of use in the treatment of Chagas disease. To accomplish with this and considering that inhibitors are molecules that decrease enzyme activity leading to parasite death, we used the concepts and tools of modern computational medicinal chemistry such as in silico screening of small molecules that bind to the active site of the TcDHODH. <br />After a thoroughly program of virtually screening thousands of compounds, 26 were purchased from commercially available sources and experimentally assayed against the TcDHODH using Isothermal Titration Calorimetry (ITC) in order to determine the mechanism of inhibition and the kinetic affinity constant (Kiapp). <br />The first series of inhibitors selected from our in silico strategy were evaluated by ITC to yield compounds that inhibited the TcDHODH in the micromolar concentration range with an average of 0.50 kcal mol-1 atom-1 ligand efficiency (LE). Because the assayed compounds have low molecular weight (ca. 200 kDa) and high LE, which bring them to the specific bimolecular pattern recognition all of them were considered good inhibitors capable of being selected to enter the hit-to-lead optimization process. <br />The detailed description of the ligand-enzyme mode of binding (MOB) is thoroughly accomplished by solving the X ray crystal structure of the surrogate Leishmania major DHODH enzyme (LmDHODH), which has a high degree of similarity with the enzyme TcDHODH. The MOB credited to be in the active site of the TcDHODH orthogonally validated the ITC kinetic experimental data obtained for all ligands as competitive inhibitors that interact at the active site of the TcDHODH and helped to generate pharmacophoric hypotheses for the search of new second generation molecules acting against the enzyme TcDHODH.  Analyzing the 3D structure of the TcDHODH along with its surrogate LmDHODH, we envisaged the possibility of compounds to extend their side chain beyond the region of the catalytic site (called S1), and interacting in a region called S2, so to increase binding affinity. Moreover, the TcDHODH S2 site that is not found in the 3D protein structure of humans (HsDHODH) is likely to offer new insights for the search of inhibitors whose binding to this S2 site can pave the roads towards the needed structural basis for selective inhibition of TcDHODH. <br />The most potent compounds inhibited the enzyme competitively with respect to the substrate dihydroorotate (DHO) at Kiapp values of 121 &plusmn; 14 nM and 190 &plusmn; 10 nM, which constitutes high affinity TcDHODH inhibitors. The ITC technique was pivotal to this process of enzyme inhibitors discovery, because it proved to be extremely sensitive thus allowing to monitor the kinetics of the reaction and to obtain precise and accurate values of affinity constants. <br />The hit rate obtained in this work, considering only those compounds with Kiapp < 100 &micro;M, was 46%. This is a really high number, since literature values range from 1 to 10% when the planning new inhibitors via in silico methods when compared to the success rates obtained by the methods of testing on large scales (HTS), 0-2 %, the results achieved in this work are even more significant. Moreover, the compounds selected through the integration of in silico and calorimetric methods showed a high degree of complexity in the process of bimolecular enzyme-ligand recognition, which allows to pass them to the next phase of the drug design process.