Interactions of progesterone with zwitterionic dipalmitoyl phosphotidylcholine (DPPC) multilamellar liposomes (MLVs) were investigated as a function of temperature and progesterone concentration by using three non-invasive techniques of Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, turbidity at 440 nm and differential scanning calorimetry (DSC). The results show that 1mol% of progesterone does not induce a significant change in the shape of thermotropic profile of DPPC. However as progesterone concentration increases, the main transition temperature decreases and phase transition curve broadens. Higher concentrations (12, 18 and 24mol%) also decreased the transition temperature but not as significantly as lower concentrations. The characteristic pretransition of DPPC was completely disappeared upon the addition of progesterone. Progesterone disorders the phospholipid membranes in a concentration dependent manner. Furthermore, low concentrations of progesterone (3, 6 and 9mol%) increase the fluidity of the system but high concentrations (12, 18 and 24mol%) stabilize the membranes by decreasing the mobility of the acyl chains. The opposite effect of progesterone on membrane dynamics of low and high concentrations was also supported by turbidity studies at 440 nm. DSC peaks broaden and shift to lower temperature degrees with increasing concentrations up to 9mol% of progesterone. At 6 and 12mol% of progesterone, the curve contains more than one peak. This indicates the existence of phase separation. The pretransition of liposomes was eliminated for all samples containing progesterone. Analysis of C=O stretching bond in FTIR spectroscopy showed that progesterone does not make any hydrogen bonds with the interfacial region of DPPC liposomes, instead it induces free carbonyl groups in the system. Ester groups were found to be disordered by the addition of progesterone and the effect is profound with 6 and 9mol% concentrations. The head group of liposomes were found to make hydrogen bonding in the vicinity of 3mol% of progesterone in both phases and of 6mol% of progesterone in liquid crystalline phase by infrared spectroscopy of PO- 2 stretching mode. This hydrogen bonding is made either with the hydroxyl group of progesterone or with the water molecules around the head group. With other concentrations of progesterone, there is no evidence of hydrogen bond formation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:06Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-01-23Bitstream added on 2014-06-13T20:59:09Z : No. of bitstreams: 1 bernabe_ga_me_araiq.pdf: 2071550 bytes, checksum: d5676cd432e05da0512c4d6640e26526 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foram estudados a extração e identificação de material lignocelulósico presente durante o processo de compostagem de Resíduos Sólidos Domiciliares (R.S.D). Amostras foram recolhidas em diferentes estágios de compostagem: cru (ou 0 dias), 15; 30; 60; 90 e 120 dias e realizadas suas respectivas extrações de lignina e celulose. Anteriormente à extração de lignina do composto, foi necessária a realização de duas extrações: aquosa e lipídica, a fim de que o máximo de substâncias solúveis e ácidos graxos fossem removidos previamente à extração de lignina, sendo que nesta, utilizou-se uma mistura de HCl/dioxano (9:1) para tal fim. Enquanto que para a extração de celulose do composto foi utilizada solução de NaOH ( hidróxido de sódio a 4%). Curvas de Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC) foram obtidas paras as diversas amostras de composto; para celulose e lignina extraídas do mesmo, em diferentes períodos de compostagem. A caracterização de lignina do composto foi feita, também por diferentes técnicas: Termogravimetria (TG), Infravermelho (IV) e Ultravioleta (UV). Os resultados obtidos pelas curvas DSC do composto, lignina e celulose mostraram que os dois últimos estavam presentes do início ao final da compostagem. No entanto, seus perfis não eram mais de lignina e celulose, mas sim, de material tipo-lignina e tipo-celulose, já que estes sofreram decomposição, combinação ou transformação em suas estruturas durante todo o processo; o que pode ser evidenciado, principalmente para material tipo-lignina, com as análises de Infravermelho e Ultravioleta. / The extraction and identification of lignincellulosic material during the composting process of domiciliar solid residues (RSD) were studied in this work. Samples were collected in different composting steps: raw (or 0 days), 15, 30, 60, 90, and 120 days, lignins and cellulose extractions were performed. Previously to the compost´s lignin extraction, it was necessary aqueous and lipidic extractions so that the maximum of soluble substances and fatty acids were removed before lignin extraction. In this process was used HCl: dioxane (9:1) mixture, while to the compost´s cellulose extraction was used (4% NaOH solution). DSC curves were obtained to several compost samples; to cellulose and lignin extracted from the same compost in different composting periods. The lignin extracted from the compost was also analysed through several techniques: Thermogravimetry (TG), Infra Red (IR) and Ultraviolet (UV) spectrophotometry. The obtained results through DSC curves of compost, lignin and cellulose showed that the last two ones were presented from the beginning to the end of composting process. However their structures weren´t of lignin and cellulose anymore, but a material like-lignin and likecellulose, because they undergone decomposition, combination and transformation in their structures during all process, which could be evidencied, mainly to like-lignin material, with the IR and UV analyses.

Le travail présenté dans ce manuscrit consiste en une contribution à l'étude de ces structures RTM par microscopie Raman, afin de mesurer certains paramètres tel que la réticulation, l'identification de composés chimiques, les contaminations, l'homogénéité d'additifs… mais aussi sur l'utilisation de ces mesures dans le cadre d'une modélisation numérique de ces structures. Cette Thèse de Doctorat s'inscrit dans un programme pour le remplacement des mesures actuelles intrusives, destructives et indirectes par une mesure in situ via un capteur Raman implanté dans l'outillage et à la construction du système en milieu industriel. Avec comme but d'optimisation par exemple les procédés de fabrication des pales d'éolienne, ponts de bateaux de garantir et valider des critères de qualité des pièces techniques à forte valeur ajoutée et enfin d'optimiser les caractéristiques physico-chimiques liées à la mis en œuvre dans l'outillage / The work presented in this manuscript is a contribution to the study of these structures RTM Raman microscopy, to measure parameters such as curing, the identification of chemical compounds, contamination, uniformity as addenda but ... also on the use of these measures in the framework of a numerical modelling of these structures. This Thesis is a program for replacing the current intrusive, destructive and indirect measurement in-situ Raman via a sensor implanted in the equipment and system construction in an industrial environment. With the aim of optimization processes such as manufacturing wind turbine blades, bridges boat guarantee and quality criteria of technical parts with high added value and to optimize the physical and chemical related to the mission implemented in tooling.

Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMw-PE) is an engineering polymer that is widely used in demanding applications because of its un-paralleled properties such as high abrasion resistance, high-modulus and high-strength tapes and fibres, biaxial films etc. In common practice, to achieve the uniaxial and the biaxial products, the solution processing route is adopted to reduce the number of entanglements per chain, such as found in Dyneema(R) from DSM(R). Another elegant route to reduce the number of entanglements to ease solid-state processing is through controlled polymerisation using a single-site catalytic system. In this theses, how different polymerisation condition, such as temperature and time control molecular weight and the resultant entangled state in synthesised disentangled UHMw-PE is addressed. Linear dynamic melt rheology is used to follow entanglement formation in an initially disentangled melt. With the help of rheological studies, heterogeneity in the distribution of entanglements along the chain length and the crystal morphology produced during polymerisation is considered. For the understanding of influence of large shear flow on melt dynamics large amplitude oscillatory shear (LAOS) is used and the non-linear viscoelastic regime is explored. A remarkable feature of overshoot in loss (viscous) modulus with increasing deformation (strain) in UHMw-PE melt in the LAOS is observed. This observation is characteristic of colloidal systems. The role of entanglement density in the amorphous region of the synthesised disentangled UHMw-PE (semi-crystalline polymers) on the melting and crystallisation is presented. To understand the effect of topological differences on melting behaviour, nascent entangled, nascent disentangled and melt-crystallised samples have been used. The role of superheating on the melting process is also addressed. Preliminary results on characteristic melting time of a crystal using TM-DSC are also presented.

A organização da membrana biológica em microdomínios tem um papel chave em vários processos celulares semelhante a receptores protéicos e a transdução de sinal. A existência de microdomínios, também denominados de rafts tem sido explicada pela separação das membranas lipídicas em duas fases: liquida cristalina (L) e fase liquida ordenada (Lo) rica em colesterol e esfingolipídeos. Assim, o enfoque deste projeto foi correlacionar mecanismos de controle da atividade da fosfatase alcalina (TNAP) com a organização intermolecular e o estado de fase de alguns lipídios que compõem as vesículas da matrix. Foi estudada a modulação da atividade da enzima e sua inserção à sistemas de lipossomos constituídos com diferentes composições lipídicas (Dipalmitoilfosfatidilcolina, Colesterol, Esfingomielina e Gangliosídeo) como um mecanismo de regulação e transdução entre enzimas que não compartilham intermediários metabólicos comuns. Isto é, verificar como mudanças de organização molecular, induzida por colesterol e/ou outros lipídios, podem modular a atividade de enzimas regulando a produção de mensageiros lipídicos secundários e/ou processos de fusão e recombinação topológica da bicamada lipídica, modulando concomitantemente a atividade da fosfatase alcalina. Com tal propósito, a TNAP foi reconstituída em lipossomos constituídos de DPPC e lipossomos mistos formando sistemas binários DPPC:Chol, DPPC:SM e DPPC:GM1 com razões molares de (9:1); sistemas terciários DPPC:Chol:SM, DPPC:Chol:GM1 e DPPC:SM:GM1 com razões molares de (8:1:1) e por fim sistemas quaternários constituídos de DPPC:Chol:SM:GM1 (7:1:1:1). Estes sistemas foram propostos com o intuito de mimetizarmos os lipid rafts existentes nas membranas biológicas, porém utilizando lipídios que já foram identificados e quantificados nas vesículas da matrix. Foram avaliados os efeitos da composição lipídica dos lipossomos na inserção da enzima aos sistemas vesiculares. Além disso, foram realizados estudos biofísicos de calorimetria analisando como os parâmetros termodinâmicos são afetados com as diferentes composições lipídicas e pela presença da enzima ancorada aos sistemas. A reconstituição da enzima a lipossomos constituídos de DPPC proporcionou uma incorporação em torno de 80% da atividade enzimática. Estudos termodinâmicos dos proteolipossomos formados evidenciaram uma queda significativa nos valores de variação de entalpia em relação aos sistemas de lipossomos (de 7,63 a 1,88 kcal.mol-1). Lipossomos binários constituídos de DPPC:Chol em concentrações crescentes (9:1, 9:2, 9:3, 7:3, 9:4 e 9:5 razão molar) foram estudados tanto pelos parâmetros biofísicos como pela habilidade de inserção da enzima a tais sistemas. Foi observado um significativo decréscimo nos valores de variação entalpia com o aumento da proporção de colesterol no lipossomo. Além disso, a presença do colesterol proporcionou uma redução na inserção da atividade catalítica em até 42%, quando utilizada a composição lipídica de 9:5 DPPC:Chol. Dos sistemas binários formados com razões molares 9:1, o que apresentou maior porcentagem de reconstituição da TNAP foi o sistemas DPPC:Chol, apresentando em torno de 62% de incorporação da enzima. Os sistemas terciários apresentaram ao redor de 30% de incorporação da atividade catalítica e o sistema quaternário em torno de 25%. Além dos ensaios de atividade enzimática, a incorporação da enzima aos sistemas vesiculares também pôde ser comprovada pelas mudanças nos parâmetros termodinâmicas detectados por DSC. Nos estudos de calorimetria de todos os sistemas de proteolipossomos formados, foram observadas significativas diminuições nos valores de variação de entalpia quando comparados aos sistemas de lipossomos correspondentes. Deste modo, os resultados aqui apresentados fornecem novas informações que poderão contribuir tanto para a compreensão do comportamento da atividade da fosfatase alcalina na presença de diferentes composições lipídicas dos microdomínios existente membrana, quanto para o entendimento dos processos de regulação da enzima durante o processo de biomineralização. / The organization of the biological membrane in microdomains has a key roll in many cellular processes similar to proteic receptors and signal transduction. The existence of microdomains, also called rafts, has been explained by the lipid membrane separation in two phases: crystalline phase (L) and ordinate liquid phase (Lo), rich in cholesterol and sphingolipids. The focus of this Project was to correlate activity control mechanisms of the alkaline phosphatase (TNAP) with the intermolecular organization and the phase stat of some lipids that comprise the matrix vesicles. The enzyme activity modulation and its insertion into liposomes systems, constituted by different lipid compositions (DPPC, Chol, SM e GM1) as a regulation and transduction mechanism between enzymes that do not share common intermediary metabolites, was studied. That is, to verify how molecular organization changes, induced by cholesterol and/or other lipids, can modulate the enzyme activity regulating the production of secondary lipid messengers and/or fusion processes and topological recombination of the lipidic bilayer, concomitantly modeling the alkaline phosphatase activity. TNAP was then reconstituted in liposomes constituted by DPPC and mixed liposomes forming binary systems DPPC:Chol , DPPC:SM , DPPC: Chol:GM1 with (9:1) molar rates; tertiary systems DPPC:Chol:SM, DPPC:Chol:GM1 and DPPC:SM:GM1 with (8:1:1) molar rates and finally quaternary system constituted by DPPC:Chol:SM:GM1 (7:1:1:1). These systems were proposed aiming the mimetization of lipid rafts existent in biological membranes, but using lipids that had already been identified and quantified in the matrix vesicles. The effects of liposome lipid composition in the enzyme insertion to the vesicular systems were assayed. Besides that, calorimetry biophysical studies were done analyzing how the thermodynamic parameters are affected by the different lipid compositions e by the presence of the systems anchored enzyme. The enzyme reconstruction to the DPPC constituted liposomes has provided an incorporation of around 80% of the enzyme activity. Thermodynamic studies of the proteoliposomes formed have shown a significant decrease in the H values in relation to the liposomes systems (from 7.63 to 1.88 kcal.mol-1). Binary liposomes constituted of DPPC:Chol in increasing concentrations (9:1, 9:2, 9:3, 7:3, 9:4 e 9:5 molar ratio) were studied by the biophysical parameters as well as by the insertion ability of the enzyme into those systems. A significant decrease in the enthalpy values with the increase of the cholesterol proportion in the liposome was observed. Besides that, the presence of cholesterol has allowed a reduction in the insertion of the catalytic activity in up to 42% when the lipid composition 9:5 DPPPC:Chol was used. Among the binary systems formed with molar ratios of 9:1, the one which showed the highest percentage of TNAP reconstitution was the DPPC:Chol system, with around 62% enzyme incorporation. The tertiary systems had around 30% incorporation of the catalytic activity, and the quaternary system around 25%. Besides the enzymatic activity assays, the enzyme incorporation to the vesicular systems can also be verified by the thermodynamic parameters change detected by DSC. In the calorimetry studies of all the proteoliposomes formed, significant decreases in the enthalpy values were observed when compared to the corresponding liposomes systems. Thereby, the results presented here provide new information that can contribute to understand the alkaline phosphatase behavior in the presence of different microdomain lipid compositions existent in the membrane, as well as understanding the regulation processes of the enzyme during the biomineralization process.

Primaquina e cloroquina são agentes antimaláricos amplamente utilizados profilática e terapeuticamente contra esta enfermidade. A interação destes fármacos com sistemas modelo podem fornecer informações úteis no entendimento dos mecanismos envolvidos em sistemas biológicos reais. Neste sentido, através das técnicas de calorimetria diferencial de varredura e ressonância paramagnética eletrônica, estudamos as interações entre os fármacos antimaláricos supracitados e modelos de membrana, no intuito de investigarmos as modificações provocadas por ambos na estrutura lipídica. Os resultados obtidos indicam que a associação da cloroquina com membranas de DMPC em pH fisiológico é limitada. Uma perturbação desta molécula na estrutura e dinâmica lipídica foi detectada apenas numa região próxima ao carbono sete das cadeias acila das fosfatidilcolinas. Os experimentos de DSC mostram que este fármaco tem efeito apenas na diminuição da cooperatividade da transição principal das membranas. Por outro lado, a redução da temperatura de transição de fase lipídica observada nos estudos calorimétricos demonstra que a primaquina promove uma desestabilização da fase gel. Os experimentos de RPE corroboram esse resultado, evidenciado pelo aumento da fluidez da membrana. Adicionalmente, o aumento do empacotamento provocado no centro da bicamada lipídica sugere penetração deste fármaco até esta região. Não foram observadas alterações da estrutura e dinâmica das cadeias lipídicas na fase fluida da membrana. Os resultados obtidos fornecem um melhor entendimento das interações fármacos-lipídios em um nível molecular, que podem ser aplicados no desenvolvimento de sistemas carreadores de ambos os fármacos. / Primaquine (PQ) and Chloroquine (CQ) are potent therapeutic agents used in the treatment of malaria. The investigation of drug-lipid interactions is pivotal for understanding their biological activity. Electron Spin Resonance (ESR) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) were used to investigate the effects of drug binding on the lipid phase transition and acyl chain dynamics of model membranes made up of 1,2-Dimyristoyl-sn-Glycero-3-Phosphocholine (DMPC) phospholipids. Labels located at different positions along the lipid chain were used to monitor different membrane regions. ESR results indicated that PQ is more effective in changing the membrane structure than CQ. PQ is effective in perturbing the whole chain of DMPC vesicles, whereas the effect of CQ is more pronounced near the polar headgroup region. Furthermore, PQ causes a slight increase of the lipid packing close to the membrane center, suggesting a deeper insertion of this molecule into DMPC bilayers. DSC thermograms revealed that PQ interacts with DMPC decreasing the main transition temperature (TM) by ca. 2ºC and completely abolishing its pre-transition. On the other hand, CQ effects are mainly noticed as a decrease in the cooperativity of the main transition. Because of its lipophilic character, PQ penetrates into the bilayer hydrocarbon region causing considerable disorganization. Electrostatic interaction between CQ and the phosphatidylcholine phosphate groups is probably related with its low membrane permeability. These results shed light on the molecular mechanism of druglipid interaction, which may be useful for the development of lipid drug delivery systems of antimalarial drugs.

Dispersões aquosas do fosfolipídio aniônico DMPG (dimiristoilfosfatidil glicerol) apresentam um comportamento térmico muito peculiar e interessante, principalmente em baixa força iônica. Neste trabalho, mostramos que o DMPG em baixa força iônica apresenta dois regimes com comportamentos térmicos muito distintos, dependendo da concentração lipídica. Acima de uma certa faixa de concentração c\' (c\' = 0,4 ± 0,2 mM), a transição principal gel - cristal-líquido do DMPG não se dá de uma forma brusca, em um intervalo estreito de temperatura, como em muitos dispersões lipídicas, mas apresenta uma região de transição gel - cristal-líquido delimitada por temperaturas aqui denominadas Tmon e Tmoff. Na condição de força iônica mais estudada (tampão Hepes + 2 mM NaCl), Tmon = 17, 5 °C e Tmoff - 35 ºC. Essa região é chamada, no presente trabalho, de fase intermediária, por estar entre as fases gel e fluida, e por conter propriedades específicas, tais como baixo espalhamento de luz e de raio-X de baixo ângulo, e alta condutividade elétrica e viscosidade. A extensão em temperatura da fase intermediária diminui com o aumento da força iônica e concentração lipídica, até que uma temperatura de transição de fase única, centrada em T\"\" é observada. As diversas técnicas utilizadas neste trabalho (espalhamento de luz, calorimetria diferencial de varredura, ressonância paramagnética eletrônica, anisotropia de fluorescência, espalhamento de raio-X de baixo ângulo e microscopia ótica), sugerem que em T mon ocorre um aumento considerável no potencial eletrostático de superfície, levando a um aumento da repulsão entre cabeças polares adjacentes e possivelmente entre vesículas. Esse processo dispararia o início da fusão das cadeias hidrocarbônicas e só seria completado acima de Tmoff. A fase intermediária é caracterizada por um empacotamento não usual da membrana, que pode ser causado pela presença de regiões de altíssima curvatura com grande mobilidade e, possivelmente, com uma maior densidade superficial de cargas. Por outro lado, o comportamento térmico do DMPG abaixo de c\' é bem distinto. A fase intermediária não está presente e o sistema apresenta uma transição de fase centrada em uma única temperatura, Tm. O valor de Tm cresce de 27,5 °C em 0,1 mM DMPG para 41°C em 5 µM DMPG. Um valor tão alto de Tm no regime concentrado foi obtido somente em pH baixo, quando o DMPG encontra-se em seu estado protonado. Foi observado que o valor de T nv contrário ao esperado em dispersões lipídicas carregadas, diminui consideravelmente com o aumento da concentração de NaCl. Propusemos, então, que abaixo de c\' ocorre uma mudança acentuada na superfície da bica ma da, tendo como conseqüência um enorme aumento da afinidade por prótons dos grupos fosfato do DMPG, levando à neutralização completa da superfície lipídica em tomo de 5 µM. Os resultados obtidos no presente trabalho são muito interessantes do ponto de vista do estudo físico-químico de agregados anfifílicos carregados. Além disso, as propriedades do fosfolipídio aniônico DMPG podem ter alguma relevância biológica em domínios específicos de membranas de procariontes. / Aqueous dispersions of the anionic phospholipid DMPG (dimyristoylphosphatidyl glycerol) present a very interesting and peculiar thermal behavior, mainly at low ionic strength. In this work, we show that DMPG at low ionic strength presents two regimes with very different thermal behaviors, depending on the lipid concentration. Above a certain concentration range c\' (c\' = 0,4 ± 0,2 mM), the gel-fIuid main transition of DMPG does not occur in a narrow temperature interval, as shown by many lipid dispersions, but rather presents a gel-fIuid transition region de!imited by temperatures here called Tmon and T moff. At the standard iOIÚC strength condition used (Hepes buffer + 2 mM NaCI), Tmon = 17.5 °C and Tmoff ~35 ºC This region is called intermediate phase in the present work, since it occurs between the gel and fIuid phases, and due to its specific properties, such as low light and small angle X-ray scattering, and high electrical conductivity and viscosity. The temperature extension of the interrnediate phase decreases with the increase in iOIÚC strength and lipid concentration, till a single main phase transition, centered at T DV is observed. The different techniques used in this work (light scattering, differential scanrung calorimetry, electron spin resonance, fluorescence anisotropy, small angle X-ray scattering and optical microscopy), suggest that a considerable increase in the electrostatic surface potential occurs at Tmon, leading to an increase in the repulsion between adjacent headgroups, and possibly between vesicles. This process would trigger the beginrúng of the melting of the hydrocarbon chains, which would finish above TmolE. The intermediate phase is characterized by a non-usual membrane packing, that could be caused by the presence of highly curved regions presenting a loose packing, possibly with higher surface charge density. On the other hand, the thermal behavior of DMPG below é is very different. The intermediate phase is not present and the system displays a main phase transition centered at a unique temperature, Tm The value of Tm increases from 27.5 °C at 0.1 mM DMPG to 41°C at 5 µM DMPC. Such a high T m value was only found in concentrated DMPG dispersion at low pH, when DMPG is in its protonated state. We observed that the T m value, contrary to the expected for charged lipid dispersions, decreases significantly with the increase in NaCI concentration. We propose, then, that below c\' the surface bilayer markedly changes, resulting in a huge increase in the proton affinity to the DMPG phosphate groups, which would lead to a complete neutralization of the lipid surface around 5 µM. The results presented here are very interesting concerning the physical chernistry of charged amphiphilic aggregates. Furthermore, the properties of the anionic phospholipid DMPG might have some biological relevance in specific domains of prokaryotic membranes.

No presente trabalho foi investigado o efeito do oligonucleotídeo-modelo 5-AAAAAAAAAA-3(ODN) sobre a estabilidade e estrutura de vesículas catiônicas de brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB), extrusadas através filtros de 100 nm, em dispersão aquosa, com as técnicas de espalhamento de luz dinâmico (DLS), medidas de potencial de superfície (potencial zeta), calorimetria diferencial de varredura (DSC), espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS), espectroscopias de absorção óptica e de fluorescência do estado estacionário da sonda Laurdan incorporada a vesículas de DODAB-ODN. Este fluoróforo monitora a polaridade e estrutura da superfície da membrana de DODAB. Variando a concentração de ODN, três diferentes regimes foram observados. Para baixas concentrações de ODN, ([ODN]/[DODAB]) 0.025 mM, a dispersão é estável, límpida, apesar do diâmetro médio das vesículas aumentar, um aumento de turbidez ser observado por medidas de Absorbância, e o SAXS já acusar a presença de algumas poucas multilamelas. As vesículas mistas apresentam potencial de superfície positivo, semelhante ao potencial medido para vesículas de puro DODAB. A calorimetria mostra a coexistência de regiões da bicamada de puro DODAB, e regiões mistas, com DODAB-ODN, sendo estas últimas mais estáveis, apresentando maior temperatura de transição gel-fluido. A forma e posição da banda de fluorescência do Laurdan incorporado às vesículas não são alteradas pela presença do oligonucleotídeo, indicando pouca variação na polaridade e estrutura da superfície da membrana mista monitorada pela sonda. Um segundo regime é observado para ([ODN]/[DODAB]) 0.05 mM, onde não é mais observado por calorimetria a presença significativa de domínios de puro DODAB, e a dispersão mostra-se instável, turva, com agregação/fusão das vesículas. Finalmente, o terceiro regime, para altas concentrações de ODN, ([ODN]/[DODAB]) 0.075 mM, onde é observado um potencial de superfície negativo, portanto, com predominância da carga do oligonucleotídeo, e a dispersão volta a ser estável, apresentando baixa turbidez. Neste regime, a calorimetria indica uma grande estabilidade da fase gel, medidas de SAXS mostram a formação de estruturas multilamelares, porém DLS indica a presença de vesículas pequenas, com dimensões às observadas para DODAB puro. Neste regime, a sonda Laurdan monitora variações na superfície da membrana, possivelmente indicando a diminuição da quantidade de moléculas de água na superfície e/ou um enrijecimento da bicamada. Os estudos aqui apresentados fazem parte de um amplo esforço para entender as características estruturais de agregados lipídio-material genético, com o objetivo de seu uso futuro em terapias gênicas. / In the present work the effect of 5\'-AAAAAAAAAA-3 \'oligonucleotide model (ODN) was investigated on the stability and structure of dioctadecyldimethylammonium bromide (DODAB) cationic vesicles, extruded through 100 nm filters in aqueous dispersion, with dynamic scattering techniques (DLS), surface potential measurements (zeta potential), differential scanning calorimetry (DSC), small angle X-ray scattering (SAXS), optical absorption spectrometry and stationary-state fluorescence spectroscopy of Laurdan incorporated into DODAB-ODN vesicles. This fluorophore monitors the polarity and surface structure of the DODAB membrane. Varying the ODN concentration, three different behaviors were observed. For low concentrations of ODN, ([ODN] / [DODAB]) 0.025 mM, the dispersion is stable, clear, although the mean diameter of the vesicles increases, an increase in turbidity is observed by Absorbance measurements, and SAXS already shows the presence of a few multilamellar structure. The mixed vesicles present positive surface potential, similar to the potential measured for pure DODAB vesicles. Calorimetry shows the coexistence of regions of the pure DODAB bilayer, and mixed regions, with DODAB-ODN, the latter being more stable, presenting a higher gel-fluid transition temperature. The shape and position of the Laurdan fluorescence band incorporated into the vesicles are not altered by the presence of the oligonucleotide, indicating minor variation in the polarity and surface structure of the mixed membrane monitored by the probe. A second behavior is observed for ([ODN] / [DODAB]) 0.05 mM, where the presence of pure DODAB domains is no longer detected by calorimetry, and the dispersion is unstable, cloudy, displaying vesicle aggregation/fusion. Finally, the third behavior is detected at high concentrations of ODN, ([ODN] / [DODAB]) 0.075 mM, where a negative surface potential is observed, therefore, with predominance of the charge of the oligonucleotide, and the dispersion is stable, exibiting low turbidity. In this regime, the calorimetry indicates a great stability of the gel phase, SAXS measurements show the formation of multilamellar structures, however DLS indicates the presence of small vesicles, with dimensions to those observed for pure DODAB. In this region, the Laurdan probe monitors variations at the surface of the membrane, possibly indicating the decrease in the amount of water molecules on the surface and/or a stiffening of the bilayer. The studies presented here are part of a broad effort to understand the structural characteristics of \"lipid-genetic material\", aggregates, with the aim of their future use in gene therapies.

A variação da densidade de um compacto de partículas de vidro durante o aquecimento pode ser calculada aproximadamente pelo Modelo de Clusters de sinterização de vidros por escoamento viscoso com cristalização superficial concorrente. Nesse modelo, o efeito do formato das partículas é tratado como um fator de correção e determinado como um parâmetro de ajuste a dados experimentais. Portanto, um parâmetro de forma independente do modelo ainda deve ser considerado para que a cinética de sinterização de vidros possa ser precisamente calculada. A cinética de cristalização de vidros em pó também depende do formato das partículas e pode ser determinada através de Calorimetria Diferencial Exploratória (DSC). Assim, o objetivo desse trabalho foi acessar o formato de partículas de vidro através do estudo da cinética de cristalização das mesmas, visando posteriormente usar as informações de formato em cálculos cinéticos de sinterização. Para isso, o pico de cristalização de um compacto de diopsídio vítreo em pó foi determinado por DSC e avaliado em função do formato de partículas considerando diferentes morfologias regulares. A cinética de cristalização foi calculada considerando modelos distintos de cristalização de partículas de vidro com nucleação heterogênea na superfície. Os picos de cristalização foram determinados por DSC para um vidro de diopsídio (\'Ca\'\'O\'.\'Mg\'\'O\'.2\'Si\'\'O IND.2\') de composição próxima à estequiométrica, em amostras com diferentes granulometrias, e taxa de aquecimento de 10°C/min. As curvas experimentais foram comparadas com picos de cristalização calculados para pós de vidro de diopsídio com diferentes formatos regulares e granulometrias. A caracterização do formato das partículas iniciais e da microestrutura de compactos de vidros sinterizados não isotermicamente auxiliou na interpretação dos resultados. Os intervalos de temperatura onde ocorrem os picos de cristalização calculados coincidiram com os experimentais, mas o máximo dos picos variou em função da cinética de cristalização para diferentes formatos de partículas. Para o propósito do presente trabalho, observou-se um bom acordo, porém não perfeito, entre as curvas calculadas e experimentais, demostrando-se que DSC é uma técnica promissora para a caracterização de um fator de forma efetivo para o cálculo da cinética de sinterização de partículas de vidro com cristalização concorrente. / The densification rate of glass particle compacts during a temperature rise can approximately be calculated from the so-called Clusters model of sintering with concurrent crystallization, in which the particle shape effect is treated as a correction factor and determined as a fitting parameter. Thus, a model-independent particle shape parameter still has to be considered so that glass sintering kinetics can be precisely calculated. Aiming to access the particle shape effect on the glass sintering kinetics with concurrent crystallization, the crystallization peak of a glass particle compact was determined by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and evaluated as a function of particle shape, regarding distinct regular morphologies. The crystallization kinetics was calculated considering distinct models of glass particle phase transformation. Crystals were considered to nucleate heterogeneously on particles surface. The expected DSC crystallization peaks were calculated for glass particles with near-stoichiometric diopside composition (\'Ca\'\'O\'.\'Mg\'\'O\'.2\'Si\'\'O IND.2\') heated up at a constant rate (10°C/min), and compared with the crystallization peak experimentally obtained for diopside glass powders with irregular shape and different granulometries. The characterization of the initial particle shape and the microstructure of non-isothermally sintered glass compacts aided in the interpretation of the results. The calculated crystallization peaks stand in the same temperature range as the experimental one, although the peak maxima vary as a function of crystallization kinetics due to the different particle shapes. For the purposes of the present research, there was a clear agreement, yet not perfect, between the calculated curves and experimental data, showing that DSC is a promise technique to characterize an effective shape factor to assess the glass particle sinter-crystallization kinetics.

Polymer dispersed liquid crystal (PDLC) films, consisting of micro-sized domains of a liquid crystal dispersing in a polymer matrix, serve as the basis of a variety of high-efficiency electro-optical effects. The thermo-optical properties of the PDLCs were investigated in this thesis. The thermal properties and the morphologies of four low molar mass mesogens were studied by DSC and polarized optical microscope (POM). There were significant super cooling/heating effects on the first order phase transitions but not on the mesophase transitions. The structural effects on the transition temperature were investigated. Between the two 4-alkoxybenzoic acids mesogens, the clearing temperature of 4-(octyloxy)benzoic acid was higher than 4-(decyloxy)benzoic acid because of the increasing chain length. Trans-4-methoxycinnamic acid had the highest melting temperature among the four mesogens despite the molar mass because the carboxylic acid termini of trans-4-methoxycinnamic acid gave rise to strong intermolecular attractions. The smectic phases of 4-(octyloxy)benzoic acid were classified as head-to-head bilayer orientational smectic structures, SmA2 and SmC2, respectively, by wide angle X-ray diffraction through measuring the d spacing of the liquid crystal. The total solubility parameter was used to evaluate matching a polymer-LC-solvent combination. PDLC films were prepared by the solvent induced phase separation method and suitable morphologies were achieved by thermal induced phase separation. The phase transition temperatures of PDLCs were shifted to a lower temperature due to the polymer dispersion effects. Different mesophases were observed in PDLC films when LC exhibited different mesophases. The LC fractions in the droplets were calculated from the nematic to isotropic enthalpies through the Smith equation. Two factors, thermal cooling rate and the LC concentration, which affect the size of the droplet dispersed in the polymer matrix, were investigated in the PVC dispersed 4,4'-azoxyanisole. The phase transitions of pHEMA dispersed 4-(octyloxy)benzoic acid and PVC dispersed 4,4'-azoxyanisole were investigated by TMDSC and quasi-isothermal TMDSC. The TMDSC results were analysed by the two approaches, reversing and non-reversing heat flow and complex heat capacity. The results of the phase transitions of the two PDLCs illustrated that in the PDLCs it involved both non-reversing, melting, and reversing, clearing and the transition between two mesophases. In the non-reversing transition, the transition temperature would be affected by super cooling/heating and the results obtained in the experiments were dependent on the experimental conditions, such as the heating or cooling rate, sample size and purge gas flow rate. However, in the reversing transition process, there were no super cooling/heating effects observed and it seemed that the experimental conditions were not so critical. Results could be monitored by Lissajous figures obtained from the quasi-isothermal TMDSC. The plots of modulated heat flow versus the derivative of modulated temperature can be used to alert to unfavorable experimental conditions where loss of system linearity could be seen.