A hemoglobina (Hb) do anelídeo Glossoscolex paulistus é uma Hb extracelular gigante. Esta é constituída por quatro cadeias polipeptídicas a, b, c e d contendo o heme. As cadeias a, b e c formam um trímero mantido por ligações dissulfeto e a cadeia d é um monômero. Neste trabalho, as técnicas espectroscópicas de absorção ótica no UV-Vís, fluorescência e dicroísmo circular foram utilizadas para monitorar as mudanças produzidas na estrutura do monômero d na forma oxi da hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus (HbGp) em pH 7,0 e 9,0 devido à interação com surfactantes iônicos, dodecil sulfato de sódio (SDS), cloreto de cetiltrimetilamônio (CTAC) e neutro, polioxietileno lauril éter (BRIJ - 35). A interação entre surfactantes e proteínas globulares tem sido estudada através de uma variedade de técnicas espectroscópicas visando à obtenção de informações relevantes com respeito à relação estrutura-atividade das proteínas. Os resultados de fluorescência mostraram que na presença dos surfactantes, há um aumento do rendimento quântico, sendo que o maior aumento é verificado na interação com o surfactante catiônico CTAC, sugerindo que a proteína apresenta uma quantidade maior de sítios específicos carregados negativamente, como os resíduos aniônicos, glutamil e aspartil. Na interação do monômero d da HbGp com CTAC ocorreu a formação de espécie pentacoordenada em ambos os pHs. Para o sistema monômero da HbGp-SDS em pH 7,0 e 9,0, foi observada a oxidação do monômero d, caracterizada pela formação da espécie hemicromo. A interação do monômero d em pH 7,0 e 9,0 com CTAC, analisada pelos espectros de dicroísmo circular, indicaram uma perda não muito significativa da estrutura secundária. No entanto, para os surfactantes SDS e BRIJ-35 foi possível constatar uma perda menos acentuada em relação ao CTAC. / The annelid hemoglobin (Hb) of the Glossoscolex paulistus is a giant extracellular hemoglobin (Hb). It is constituted by four polypeptide a, b, c and d chains containing the heme. The chains a, b and c form a trimer maintained by disulfide bond and the d chain is a monomer. In this work, the spectroscopic techniques of UV-Vís optical absorption, fluorescence and circular dichroism were used to monitor the changes induced by ionic detergents sodium dodecyl sulphate (SDS), cetyltrimethylammonium chloride (CTAC) and neutral, ether lauryl polioxitelene (BRIJ-35) in the structure of the d monomer in the oxi form of the giant extracellular hemoglobin of Glossoscolex paulistus (HbGp) in pH 7.0 and 9.0. The interaction between surfactants and globular proteins has been studied through a range of spectroscopic techniques targeting the obtaining of prominent information with regard to the relation structure-activity of the proteins. The fluorescence results showed that in the presence of the surfactants a quantum yield increases, and the CTAC promoted the more significant effect, suggesting that the protein presents a larger quantity of specific negative sites, as the anionic residues, glutamil and aspartil. In the interaction of d monomer of the HbGp with CTAC occurred the formation of pentacoordinated species in both pHs. For system monomer of HbGp-SDS at pH 7.0 and 9.0, was observed by oxidation of d monomer, characterized by the formation of the species hemichrome. The interaction of d monomer at pH 7.0 and 9.0 with CTAC, analyzed by circular dichroism spectra, indicates the loss of secondary structure. However, for SDS and BRIJ-35 surfactants it is possible to detect the lower loss of secondary structure in relation to CTAC.

Las estrellas masivas desempeñan un papel fundamental en la evolución de las Galaxias, siendo la fuente primordial de generación y dispersión de elementos como el oxígeno, silicio, etc., en el medio interestelar. La masa de la estrella es el parámetro más determinante en los procesos de evolución de la estrella, pero su determinación no siempre es posible sin el uso de calibraciones externas. Afortunadamente, la naturaleza nos ofrece las estrellas binarias como laboratorios astrofísicos, donde es posible la determinación de las masas de sus componentes a partir del movimiento orbital de las mismas. En esta tesis se presentan el análisis espectroscópico y fotométrico de cuatros sistemas binarios cuyas componentes son estrellas masivas.

A hemoglobina (Hb) do anelídeo Glossoscolex paulistus é uma Hb extracelular gigante. Esta é constituída por quatro cadeias polipeptídicas a, b, c e d contendo o heme. As cadeias a, b e c formam um trímero mantido por ligações dissulfeto e a cadeia d é um monômero. Neste trabalho, as técnicas espectroscópicas de absorção ótica no UV-Vís, fluorescência e dicroísmo circular foram utilizadas para monitorar as mudanças produzidas na estrutura do monômero d na forma oxi da hemoglobina extracelular gigante de Glossoscolex paulistus (HbGp) em pH 7,0 e 9,0 devido à interação com surfactantes iônicos, dodecil sulfato de sódio (SDS), cloreto de cetiltrimetilamônio (CTAC) e neutro, polioxietileno lauril éter (BRIJ - 35). A interação entre surfactantes e proteínas globulares tem sido estudada através de uma variedade de técnicas espectroscópicas visando à obtenção de informações relevantes com respeito à relação estrutura-atividade das proteínas. Os resultados de fluorescência mostraram que na presença dos surfactantes, há um aumento do rendimento quântico, sendo que o maior aumento é verificado na interação com o surfactante catiônico CTAC, sugerindo que a proteína apresenta uma quantidade maior de sítios específicos carregados negativamente, como os resíduos aniônicos, glutamil e aspartil. Na interação do monômero d da HbGp com CTAC ocorreu a formação de espécie pentacoordenada em ambos os pHs. Para o sistema monômero da HbGp-SDS em pH 7,0 e 9,0, foi observada a oxidação do monômero d, caracterizada pela formação da espécie hemicromo. A interação do monômero d em pH 7,0 e 9,0 com CTAC, analisada pelos espectros de dicroísmo circular, indicaram uma perda não muito significativa da estrutura secundária. No entanto, para os surfactantes SDS e BRIJ-35 foi possível constatar uma perda menos acentuada em relação ao CTAC. / The annelid hemoglobin (Hb) of the Glossoscolex paulistus is a giant extracellular hemoglobin (Hb). It is constituted by four polypeptide a, b, c and d chains containing the heme. The chains a, b and c form a trimer maintained by disulfide bond and the d chain is a monomer. In this work, the spectroscopic techniques of UV-Vís optical absorption, fluorescence and circular dichroism were used to monitor the changes induced by ionic detergents sodium dodecyl sulphate (SDS), cetyltrimethylammonium chloride (CTAC) and neutral, ether lauryl polioxitelene (BRIJ-35) in the structure of the d monomer in the oxi form of the giant extracellular hemoglobin of Glossoscolex paulistus (HbGp) in pH 7.0 and 9.0. The interaction between surfactants and globular proteins has been studied through a range of spectroscopic techniques targeting the obtaining of prominent information with regard to the relation structure-activity of the proteins. The fluorescence results showed that in the presence of the surfactants a quantum yield increases, and the CTAC promoted the more significant effect, suggesting that the protein presents a larger quantity of specific negative sites, as the anionic residues, glutamil and aspartil. In the interaction of d monomer of the HbGp with CTAC occurred the formation of pentacoordinated species in both pHs. For system monomer of HbGp-SDS at pH 7.0 and 9.0, was observed by oxidation of d monomer, characterized by the formation of the species hemichrome. The interaction of d monomer at pH 7.0 and 9.0 with CTAC, analyzed by circular dichroism spectra, indicates the loss of secondary structure. However, for SDS and BRIJ-35 surfactants it is possible to detect the lower loss of secondary structure in relation to CTAC.

Submitted by Daniella Sodre (daniella.sodre@ufpe.br) on 2015-03-18T14:02:34Z No. of bitstreams: 2 TESE Jéssica do Nascimento.pdf: 8406202 bytes, checksum: 3044ddac08c83d542d9985dca68d8798 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-18T14:02:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE Jéssica do Nascimento.pdf: 8406202 bytes, checksum: 3044ddac08c83d542d9985dca68d8798 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2014-04-25 / Rede Nanobiotecnologia-CAPES / Os peptídeos antimicrobianos (PAMs) e os peptídeos anticongelantes (PACs) constituem uma nova classe de agentes antimicrobianos que desempenham sua função através da desestabilização das membranas, levando à morte do microrganismo. Este fato tem direcionado vários estudos para a compreensão dos mecanismos de ação destes peptídeos. Por outro lado, um dos principais problemas na utilização dos PAMs como princípio ativo é devido a eles serem compostos lábeis, podendo ser facilmente degradados. O desenvolvimento de um sistema de liberação controlada (SLC), como por exemplo, lipossomas capazes de carrear esses PAMs, seria uma alternativa promissora para o uso desses peptídeos como agentes antimicrobianos. Desta forma, nesta tese utilizamos diferentes técnicas espectroscópicas (voltametria cíclica, impedância, ressonância de plásmons de superfície, espalhamento de luz e fluorescência) para elucidar os mecanismos de ação dos PAMs MagaininaI, LL-37, Clavanina A e Clavanina X e do PAC Pa-MAP usando modelos de membranas e estudamos um SLC revestido com o copolímero em bloco Synperonic. Todos os PAMs estudados apresentaram grande capacidade para desestabilizar membranas, demonstrando o potencial desses peptídeos como agentes antimicrobianos. O Pa-MAP apresentou a habilidade em desestabilizar as membranas lipídicas no primeiro minuto de exposição, atuando através do modelo carpete, sendo este mecanismo descrito pela primeira vez para este PAC. Foi mostrado, também pela primeira vez, um possível SLC para PAMs utilizando vesículas lipídicas revestidas com o copolímero Synperonic. A importância do copolímero tribloco para estabilizar lipossomas foi demonstrada, uma vez que os lipossomas sem o revestimento foram instáveis, devido à formação de poros pelo peptídeo, o que não foi observado para os lipossomas revestidos. Os resultados obtidos fornecem contribuições importantes para a compreensão da interação peptídeomembrana através de parâmetros eletroquímicos, dielétricos, ópticos e morfológicos, além de poder contribuir para o desenvolvimento de novos sistemas de liberação de drogas para peptídeos antimicrobianos baseados em lipossomas.

El octil p-metoxicinamato (OMC) es un filtro químico del grupo de los metoxicinamatos, de amplio uso en productos para la protección solar de la piel. Debido a su alta lipofilicidad, es necesario un medio adecuado para su solubilización y su posterior aplicación en la piel. Las microemulsiones (MEs) son sistemas organizados, transparentes y termodinámicamente estables muy utilizados en la preparación de productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCPs) para la administración tópica de diversos componentes activos. Desde el punto de vista analítico, es de interés el estudio de este tipo de sistemas ya que las propiedades de una especie en un medio organizado pueden diferir respecto a sus propiedades en un medio acuoso. Por ello, este trabajo de tesis propone abordar esta temática, aportando información valiosa para el desarrollo y control de formulaciones portadoras de filtros químicos solares para su utilización como PPCPs. En una primera etapa, se diseñaron, obtuvieron y caracterizaron fisicoquímicamente dos nuevas formulaciones del tipo de las microemulsiones aceite en agua (o/w) como portadoras del filtro químico solar OMC (MEI-OMC y MEII-OMC), a partir de materiales biocompatibles y de uso común en la producción de PPCPs. MEI-OMC y MEII-OMC fueron utilizadas en una serie de estudios analíticos relacionados con el comportamiento del filtro químico solar OMC cuando se encuentra en un medio organizado. Un primer estudio se enfocó en el desarrollo de un sistema automático para el estudio de fotodegradación del OMC cargado en las formulaciones propuestas. El sistema estuvo acoplado a un detector de fluorescencia molecular y permitió monitorear en tiempo real dicho proceso. Los datos espectrales de segundo orden se analizaron mediante resolución multivariada de curvas optimizada mediante mínimos cuadrados alternados (MCR-ALS) y, de esta manera, se obtuvieron las constantes de fotodegradación (Kf) para OMC. En un segundo trabajo, se presenta un sistema automático de fácil implementación y bajo costo para el estudio de permeación de OMC en las formulaciones propuestas. El método utiliza la tradicional celda de difusión de Franz y fue diseñado para monitorear en línea mediante fluorescencia molecular y absorción molecular UV-Vis el proceso de permeación de OMC a través de una membrana sintética que simula la piel. El análisis espectral se realizó mediante cuadrados mínimos parciales (PLS) y, de esta manera, se obtuvieron los perfiles de permeación que permitieron calcular las correspondientes constantes de permeación (Kp). El método propuesto fue validado mediante cromatografía gaseosa-espectrometría de masas. Finalmente, se plantea un potencial método de screening y un método de cuantificación del filtro químico solar OMC en la formulación MEI-OMC, por medio de la aplicación de herramientas quimiométricas de clasificación y calibración multivariada a los mapas espectrales obtenidos por espectroscopía Raman confocal (ERC). La discriminación de las clases se realizó para diferentes concentraciones de OMC utilizando el algoritmo de analogía de clases por modelado suave independiente (SIMCA) y la técnica de análisis discriminante lineal previa selección de variables utilizando el algoritmo de las proyecciones sucesivas (SPA-LDA). La cuantificación de OMC se llevó a cabo mediante cuadrados mínimos parciales (PLS). / Octyl p-methoxycinnamate (OMC) is a chemical filter of the methoxycinnamate group widely used in products for sun protection. Due to the high lipophilicity of OMC, a suitable medium is necessary for its solubilization and its subsequent application on the skin. Microemulsions (MEs) are organized, transparent and thermodynamically stable systems widely used in pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) for the topical administration of various components. The chemical study of this kind of systems is interesting since the properties of specie in an organized medium may differ with respect to an aqueous medium. Therefore, this thesis proposes to address this issue, providing valuable information for the development and control of solar chemical filters loaded MEs for use as PPCPs. In the first place, two new formulations based on oil-in-water (o/w) microemulsions (MEI-OMC, MEII-OMC) as carriers of the OMC solar chemical filter were designed, obtained and physicochemically characterized. The systems were synthesized from biocompatible materials commonly used for the production of PPCPs. Then, MEI-OMC and MEII-OMC were used as a model to carry out a series of analytical studies related to the behavior of the OMC sunscreen in an organized medium. A first study focused on the development of a continuous flow automatic system for the photolysis study of OMC loaded MEs. The system was coupled to a molecular fluorescence detector and allowed to monitor the photolysis process in real-time. Second order spectral data were analyzed using multivariate curve resolution optimized by alternating least squares (MCR-ALS). The concentration profiles were obtained and used to calculate, by means of an appropriate kinetic model, the corresponding photodegradation constants for OMC (Kf). In a second study, an easily implementable and low cost automatic system for the kinetic analysis of permeation of the proposed formulations is presented. The online method uses the traditional Franz diffusion cell and it was designed to monitor by molecular fluorescence and UV-Vis molecular absorption spectroscopies the permeation process of OMC through a synthetic membrane that simulates the skin. The spectral analysis was performed using partial least squares (PLS) and the permeation profiles were obtained. From this, the corresponding permeation constants (Kp) were calculated. The proposed method was validated by gas chromatography-mass spectrometry. Finally, both screening and quantification methods for OMC in the MEI-OMC formulation are proposed applying chemometric classification and multivariate calibration tools to the spectral data obtained by confocal Raman spectroscopy (CRS). Class discrimination was carried out for different concentrations of OMC using the soft independent modeling class analogy algorithm (SIMCA) and the linear discriminant analysis technique after selection of variables using the successive projections algorithm (SPA-LDA). On the other hand, the quantification of OMC was carried out using partial least squares (PLS).

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é um método de tratamento do câncer e de outras doenças baseado no efeito conjunto de um composto fotoativo, luz da região visível ou infravermelho próximo e oxigênio molecular. O diagnóstico por fluorescência (DF) é uma técnica para o diagnóstico precoce de diversas doenças que consiste em utilizar algum composto fluorescente para distinguir tecido tumoral de tecido saudável. As porfirinas são amplamente utilizadas como fotossensibilizadores (FS) na TFD e como fluoróforos (FF) no DF. Os pontos quânticos (PQ) são novas nanoestruturas que possuem intenso e largo espectro de absorção na região espectral UV e visível, espectro de luminescência muito intenso e estreito e são fotoestáveis. Isso os torna promissores para o uso em TFD ou em DF, competindo com FS e FF orgânicos. A interação entre PQ e FS orgânicos pode aumentar a eficiência de ambos, devido aos processos de transferência de energia e/ou de carga. Durante o fototratamento os FS podem sofrer fototransformações, perdendo sua fotoatividade e formando produtos estáveis tóxicos. Isso torna importante o estudo da fototransformação dos FS. Neste trabalho, estudou-se, através da espectroscopia de absorção óptica, da fluorescência com resolução temporal e de flash-fotólise, a interação das porfirinas meso-tetrametil piridil (TMPyP) e meso-tetrasulfonatofenil (TPPS4) com o PQ de Telureto de Cádmio (CdTe) encapsulado com ácido 3-mercaptopropiônico (MPA) e sua fotólise individual e em conjunto. Os experimentos entre a TMPyP e o PQ mostraram que existe a formação de um complexo de transferência de carga entre a porfirina e o PQ. Verificou-se que a formação do complexo TMPyP-PQ aumenta a eficiência do processo de fotólise. A interação entre a p TPPS4 e o PQ em pH 4,0 (TPPS4 biprotonada) induz a transferência dos prótons para o PQ. A porfirina TPPS4 em pH 7,0 com adição de PQ não apresentou mudanças espectrais. Entretanto, em ambos os pHs, o PQ causava o aumento da velocidade de fotólise da TPPS4, sendo que o efeito do PQ foi maior em pH 4,0. Os resultados obtidos mostraram a importância da carga dos componentes, tanto na sua interação, como na eficiência de fotólise, devido à sua interação eletrostática. Também foi observado um aumento da intensidade da fluorescência de sistemas porfirina-PQ durante a fotólise. Esse efeito pode ser explicado pela redução da supressão da fluorescência devido à diminuição das concentrações dos componentes durante a fotólise. / The Photodynamic Therapy (PDT) is a method of treatment of cancer and other diseases based on combined effects of a photoactive compound, visible or near infrared light and molecular oxygen. The diagnosis by fluorescence (DF) is a technique for diagnostics of disease that consists in utilizing fluorescence compound to discern tumor tissue from a healthy one. Porphyrins are widely used as photosensitizer (PS) in PDT and as fluorophore (FP) in DF. Quantum dots (QD) are new nanostructures, which have intense and broad absorption spectrum in the UV and visible light region, intense and narrow luminescence spectrum and possess high photostability. They are considered promising for clinical application in PDT and/or DF, competing with organic PS and FP. Interaction between QD and organic PS can increase the efficiencies of both, due to the energy and/or charge transfer processes. The PS phototransformation during phototreatment may lead to loss of the PS photoactivity and formation of toxic products, that is important to study the processes of the PS phototransformation. In this work, with the support of absorption spectroscopy, steady state and time resolved fluorescence and flash-photolysis, we study interaction of meso-tetramethyl pyridyl (TMPyP) and meso-tetrakis sulfonatofenyl (TPPS4) porphyrins with CdTe QD functionalized with 3-mercaptopropionic acid (MPA) and their photolysis individual and in mutual. Experiments with TMPyP and QD demonstrate formation of a charge transfer complex between the porphyrin and the QD. We have verified that TMPyP-QD complex increases the efficiency of the porphyrin photolysis. The photolysis of the proper complex has been observed, as well. The interaction between TPPS4 and QD at pH 4.0 (biprotonated TPPS4) provokes deprotonation of the porphyrin via the proton transfer to QD. At pH 7.0 (deprotonated TPPS4) interaction of the porphyrin with the QD does not change TPPS4 spectral characteristics. Nevertheless, at both pHs QD cause increase in the TPPS4 photolysis rate, the effect being higher at pH 4.0. The observed results demonstrate the importance of the component charges both at their interaction and in photolysis efficiency, associated with their electrostatic interaction. The fluorescence intensity of the porphyrin-QD systems is enhanced during photolysis. This effect may be explained as the fluorescence quenching reduction due to decrease of the compound concentrations in the photolysis process.

Devido às suas potenciais aplicações tecnológicas (células solares, transistores de filme fino TFT, etc.), o estudo do silício amorfo (a-Si) tem despertado o interesse da comunidade científica desde o final da década de 70. Mais recentemente, este interesse foi renovado com o desenvolvimento da técnica de cristalização induzida por metal (Metal-induced Crystallization MIC), por causa do considerável interesse na obtenção do silício cristalino (c-Si) a baixas temperaturas. Dentre as principais abordagens adotadas para o estudo da MIC, destaca-se aquela realizada em estruturas consistindo de camadas alternadas de silício amorfo e filmes metálicos, por exemplo. Conseqüentemente, concluiu-se que a difusão de átomos do semicondutor para o metal (e/ou vice-versa) é o mecanismo responsável pela cristalização. Esta explicação fenomenológica, entretanto, não considera os mecanismos microscópicos que provocam a cristalização à baixa temperatura. Tendo isto por base, este trabalho diz respeito a uma abordagem diferente e complementar para a investigação do processo de MIC, através da inserção de uma quantidade controlada e homogeneamente distribuída de átomos de metal na rede amorfa. Para este estudo, filmes de silício amorfo dopados com diferentes concentrações de Ni e possuindo diferentes espessuras, depositados em substratos de c-Si, c-Ge, quartzo cristalino e vidro foram preparados pela técnica de sputtering de rádio freqüência, em uma atmosfera controlada de argônio. Com o objetivo de se investigar a influência exercida pela estrutura atômica nos mecanismos de cristalização destes filmes, todos foram submetidos a tratamentos térmicos cumulativos até 1000 oC. Para isto, os filmes foram caracterizados pelas técnicas de espalhamento Raman, transmissão óptica, EDS (energy dispersive spectrometry) e microscopia eletrônica de varredura (SEM). Os resultados experimentais indicam que a quantidade de Ni, a espessura e a natureza do substrato determinam a temperatura para o qual se inicia a cristalização dos filmes de a-Si, e que a espessura e a presença de Ni têm efeito direto sobre as propriedades ópticas dos filmes. Estudos preliminares utilizando-se as técnicas de microscopia de força atômica (AFM) e Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) também foram feitos. / Due to their great technological potential (solar cells, thin film transistors, etc.), the study of amorphous silicon (a-Si) is attracting the attention of the scientific community since the 70s. More recently, such interest was renewed with the development of the Metal-induced Crystallization (MIC) technique, because of considerable interest in low-temperature formation of crystalline silicon (c-Si). Amongst the principal approaches to the study of MIC, stand out that performed on structures consisting of alternating layers of amorphous silicon and metal films, for example. Consequently, they conclude that the diffusion of semiconductor atoms into the metal (and/or vice-versa) is the mechanism responsible for the crystallization. This phenomenological explanation, however, does not consider the microscopic mechanisms that provoke the low temperature crystallization. Based on the above ideas, this work refers to a different and complementary approach to investigate the MIC process, by the insertion of a controlled and homogeneously distributed amount of metal atoms in the amorphous network. For this study, amorphous silicon films doped with different Ni concentrations and having different thicknesses, deposited on c-Si, c-Ge, crystalline quartz and glass substrates were prepared by the radio frequency sputtering technique in a controlled atmosphere of argon. In order to investigate the influence exerted by the atomic structure on the crystallization mechanisms of these films, all of them have been submitted to cumulative thermal annealing treatments up to 1000 C. To that aim, the films were investigated by Raman scattering, optical transmission, energy dispersive spectrometry (EDS) and scanning electron microscopy (SEM). The experimental results indicate that the Ni content, the thickness and the nature of the substrate determines the crystallization temperature onset of the a-Si films, and that the thickness and the presence of Ni have direct effect on the optical properties of the films. Preliminary studies using the atomic force microscopy (AFM) and Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) techniques have also been carried out.

A produção de resíduos orgânicos tem aumentado em anos recentes e uma alternativa para o seu aproveitamento é o processo de compostagem, no qual se desenvolvem reações bioquímicas para estabilização do material que estão diretamente associadas com a humificação da matéria orgânica. Considerando a complexidade das transformações no processo de humificação e a importância de se conhecer com maior precisão estas reações e as características dos materiais gerados, foi proposto neste trabalho um estudo detalhado do processo de compostagem. A combinação de métodos convencionais e técnicas espectroscópicas permitiu o monitoramento contínuo da compostagem, de diferentes resíduos orgânicos. Para execução dos experimentos foram montadas 6 leiras (L) de 3,6 m3 com os seguintes resíduos: poda de árvores, esterco bovino fresco, bagaço de laranja, torta de filtro e solução de ácido pirolenhoso (como possível catalisador do processo). O monitorado foi realizado por 7 meses com medidas diárias de temperatura, controle semanal do teor de umidade e coletas mensais das amostras para extração de ácidos húmicos e análises químicas. Foram observadas as fases típicas da temperatura em todas as leiras, exceto na L1 (constituída apenas de poda de árvores). Na fase termofílica a temperatura atingiu os 60 o C e esta fase permaneceu por, aproximadamente, 90 dias. Este também foi o tempo necessário para a estabilização da relação da capacidade de troca catiônica pelo teor de carbono do composto (CTC/C), que alcançou valores acima de 2,2 mmolc g-1 . As análises de macro e micronutrientes evidenciaram o potencial fertilizante dos compostos produzidos, cujos valores, para alguns elementos, estão acima dos limites exigidos pela Instrução Normativa no 23 do Ministério de Agricultura, Pecuária e Abastecimento. Já nas análises espectroscópicas foram encontrados índices de estabilização a partir dos espectros de fluorescência de luz UV - Vis. Estes apresentaram boa correlação com a razão C/N e os radicais livres orgânicos do tipo semiquinona, detectados por Ressonância Paramagnética Eletrônica. As correlações dos índices com a razão C/N mostraram que este último parâmetro tem limitação para monitorar a compostagem, pois a partir de 60 dias a relação C/N estabiliza, ainda na fase termofílica do processo, enquanto que os índices espectroscópicos continuam variando, indicando que o processo não se estabilizou completamente. Dentre as informações obtidas por fluorescência, foi possível identificar reações de transformação de moléculas orgânicas mais simples para estruturas mais complexas, detectadas através da diminuição de intensidade das bandas de emissão em comprimentos de onda menores (em torno de 300 nm) com simultâneo aumento da intensidade em regiões de maiores comprimentos de onda (próximos de 400 nm). Este comportamento também foi observado nos espectros de absorção UV - Vis. A partir dos dados de Ressonância Magnética Nuclear (RMN de 13 C) foi possível evidenciar a decomposição de estruturas como carboidratos, polissacarídeos e grupos alquil, assim como um aumento das estruturas aromáticas, durante o processo de humificação. Assim através da combinação das análises por métodos convencionais e espectroscópicos foram propostos indicadores analíticos mais sensíveis para o monitoramento e a caracterização da compostagem de resíduos orgânicos. / The production of organic residues has increased in recent years and an alternative to their recycling is the composting process, where various biochemical reactions are developed for the material stabilization. These reactions are directly associated with organic matter humification. Considering the complexity of the transformations occurred during the humification process and the importance of knowing these reactions and the characteristics of the produced materials more precisely, this work has proposed a detailed study of the composting process. The combination of conventional methods and spectroscopic techniques allowed the continuous composting assessment and monitoring from different organic residues. Six piles (P) of 3.6 m3 were assembled using the following residues: garden trimming, fresh cattle manure, orange pomace, filter cake and pyroligneous acid solution (used as possible catalyst of the process). The process was monitored for 7 months with daily measurements of temperature, weekly moisture control and monthly collection of samples for humic acid (HA) extraction and chemical analyses. Typical phases of temperature in all piles were observed, except for P1 (composed only garden trimming). In the thermophilic phase the temperature reached 60 o C and this phase remained for about 90 days. This was also the time necessary for stabilization of cation exchange capacity and total carbon ratio (CEC/C), which reached values above of 2.2 mmolc g-1 . The macro- and micronutrient analyses showed the fertilizer potential of the produced composts. Concentration values for same elements are above those required by Normative Instruction number 23 of the Brazilian Ministry of Agriculture Livestock and Food Supply. As a result of the spectroscopic analyses, stabilization indices were obtained from fluorescence spectra of UV-Visible light. These indices showed good correlation with C/N ratio and with the semiquinone-type free radical, detected by Electron Paramagnetic Resonance (EPR). The correlation of the indices with C/N ratio showed that the latter parameter has limitation to monitor the composting, because after 60 days the C/N ratio stabilizes and this occurs during the thermophilic phase, while the spectroscopic indices continue to change, which is an indicative that the process was not completely stabilized. Among several observations by fluorescence of UV-Visible light it was possible to identify transformation reactions of simpler organic molecules to more complex structures, which were detected by decrease in emission band intensity in shorter wavelengths (near 300 nm) with simultaneous increase in band intensity in longer wavelengths (near 400 nm). This behavior was also observed in the UV - Visible absorption spectra. It was possible to show the decomposition of carbohydrate type structures, polysaccharides and alkyl groups and the increase in aromatic structures, by 13 C Nuclear Magnetic Resonance (13C NMR), during humification process of the organic residues. Therefore, more sensible analytic indicators were proposed for monitoring and characterization of the composting of organic residues through the combination of conventional and spectroscopic methods.

Um dos maiores interesses atuais no âmbito mundial, está focalizado no aumento da radiação ultravioleta (UV) e sua influência no equilíbrio dos sistemas aquáticos. O Rio Negro-AM, um dos principais afluentes da Bacia Amazônica, constitui-se em um lugar ideal para o estudo do impacto da radiação UV na biogeoquímica da matéria orgânica dissolvida (MOD), pelas elevadas concentrações de carbono orgânico (CO), altas taxas de radiação solar registradas e variabilidade sazonal do sistema. O presente trabalho teve por finalidade avaliar a dinâmica e funcionalidade das substâncias húmicas aquáticas (SHA) do Rio Negro frente a fatores ambientais como índices fluvio e pluviométricos e a radiação UV-visível. Com este objetivo as SHA foram classificadas em relação às estações do ano (verão, outono, inverno e primavera) e caracterizadas, através da composição elementar, capacidade complexante (CC) com Cu+2 e das espectroscopias de ressonância paramagnética eletrônica (RPE), ressonância magnética nuclear de carbono 13 (RMN 13C), infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), absorbância e fluorescência de luz UV-visível. O resultado revelou o efeito das mudanças sazonais do rio na estrutura da MOD, sendo que as SHA do inverno (época de cheia) evidenciaram o maior carácter alifático por RMN 13C, diretamente relacionado com altos níveis fluviométricos que favoreceriam o ingresso da MOD fresca de origem terrestre, hidrofílica e em vias de estabilização. Por outro lado, as SHA de verão e outono (época de seca), mostraram o maior carácter aromático com altos teores de radicais livres do tipo semiquinona, os maiores índices de humificação por fluorescência e as maiores absorbâncias a comprimentos de onda mais longos. Em uma segunda parte, avaliaram-se os efeitos da radiação UV-visível nas propriedades ópticas e estruturais das SHA de verão e inverno, para isso empregou-se uma lâmpada de Hg-Xe (290 - 475 nm). Em geral observou-se uma diminuição progressiva da absorbância e da cor, uma mineralização com redução aproximada de 75% de CO e a formação de estruturas de menor complexidade, evidenciada através do deslocamento para menores comprimentos de onda dos máximos de fluorescência; uma acidificação do meio (6 - 4,5) e uma perda total da CC de Cu+2, nos primeiros 300 minutos da irradiação. Desse modo, a variabilidade estrutural sazonal também foi observada no comportamento na fotodegradação das SHA de verão e inverno. Assim, as de verão (com maior aromaticidade) apresentaram uma cinética lenta (k=10,33 x 10-4), embora mais efetiva com a perda total de absorbância do 87%, atribuída a uma maior ressonância dos grupos cromóforos presentes em maior quantidade. Em contrapartida, as SHA de inverno (com a maior alifaticidade) degradaram se mais rapidamente (k=12,33 x 10-4) atingindo um estado limite estacionário, até uma perda de absorbância de 79%, devida à acelerada decomposição dos grupos alifáticos e/ou a produção de estruturas absorventes que são recalcitrantes e inertes aos comprimentos de onda da lâmpada. Contudo, estes resultados contribuem para um melhor entendimento das tendências dos fluxos de CO nos rios e a subseqüente quantificação de C das fontes terrestres e aquáticas e sua dependência com diversos fatores ambientais. / Nowadays, one of the major world concerning is focused in the increasing of the damaging ultraviolet (UV) radiation and its impact on the aquatic ecosystems. In addition, the Rio Negro, one of the principal tributaries of the Amazon Basin, is an appropriate site for studying the influence of the UV radiation in the dissolved organic matter (DOM) biogeochemistry, since its high level of organic carbon (OC) production, the high rates of solar exposition and the seasonal variation of the system. The present research had the intent to evaluate the dynamics and functionality of the Rio Negro aquatic humic substances (AHS) influenced by environmental factors such as pluviometric and fluviometric levels and the UV-vis irradiation. In order to reach these objective, the AHS from one year were classified in seasonal groups (summer, autumn, winter and spring) and characterized through the elemental analysis, copper (Cu+2) complexation capacity (CC) and through the spectroscopic techniques as electronic paramagnetic resonance (EPR), nuclear magnetic resonance of 13C (NMR 13C), Fourier transformed infrared spectroscopy and UV-visible absorbance and fluorescence. The results revealed the river seasonal changes effects on the DOM structure, being that, the winter AHS (flooding season), evidenced the highest aliphatic character from the NMR 13C analysis, that can be related with the high fluviometric levels that would increasing the presence of fresh hydrophilic and not totally stabilized (MOD) from terrestrial sources. In contrast, the summer and autumn AHS (dry season) showed the greatest aromatic presence, high concentration of semiquinone free radicals, the greatest humification degrees from the fluorescence and the elevated long wavelength absorbance. Complementarily, the AHS optical and structural properties were assessed as a function of its exposure to UV-visible irradiation using an Hg-Xe lamp (290-475 nm). In general there were observed a progressive decreasing of absorbance and color, a mineralization with a 75% carbon loss and the formation of the less complex structures inferred from the change of the maximum fluorescence to shorter wavelengths. In addition there were registered the system acidification (6- 4,5) and a total loss of the Cu+2 CC during the first 300 minutes of the radiation exposure. As expected, the structure seasonal dependence influenced in the photodegradation behavior of the winter and summer AHS. The summer AHS sample (with the highest aromaticity) showed slower kinetics (k=10,33 x 10-4), but higher susceptibility to the UV irradiation with a 87% loss of absorbance, explained by the highest concentration of aromatic structures more resonant with the irradiation applied. On the counterpart, the winter AHS (with the highest aliphaticity) presented faster kinetics (k=12,33 x 10-4), reaching rapidly a stationary state with a total absorbance loss of 79%, as a result of an accelerated decomposition of its aliphatic fractions and/or the production of absorbing light recalcitrant compounds, unreactive to the wavelengths applied in this study. Finally, these results contribute for a better understanding of the OC river fluxes and the subsequent quantification of the terrestrial and aquatic C sources and its dependence with diverse environmental factors.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissMRC.pdf: 2236214 bytes, checksum: aafc4404d5c969ba3d592ff24523b521 (MD5) Previous issue date: 2004-09-13 / Financiadora de Estudos e Projetos / A systematic study of synthetic steps in the formation of phthalocyanine and porphyrin mixed complexes, having pyrazine as bridged ligand is described in this work. Two mixed complexes series were obtained, keeping constant the porphyrin metallic center and changing the metallic phthalocyanine, in order to investigate the effect of the metal ion in the final properties of these series. In all the stages the products were characterized by infrared and UV-vis. spectroscopies, thermal and elemental analysis. Thermogravimetric analysis have shown that pyrazine ligand does not influence zinc phthalocyanine(ZnPc), cobalt phthalocyanine(CoPc) or zinc tetraphenilporphrin(ZnTPP) thermal stability. However, the mass loss temperature of pyrazine ligand was dependent of metallic center in the phthalocyanine complex. The two mixed complexes series produced two different macrocycles sequence, ZnPc(pyz)ZnTPP(pyz)ZnPc; ZnTPP(pyz)ZnPc(pyz)ZnTPP; CoPc(pyz)ZnTPP(pyz)CoPc and ZnTPP(pyz)CoPc(pyz)ZnTPP. The infrared and electronic spectra showed characteristic absorption bands of the two macrocycles. However, the main features observed in the electronic spectra was a blue shift of 16 nm in the position of the Q band related to CoPc. This result indicates that the change of the metal ion at phthalocyanine complex can promote a more intense communication between the porphyrin and phthalocyanine ring. The change of metallic center has also change the thermal properties of the mixed complexes. / Neste trabalho relata-se o estudo sistemático das etapas de síntese de complexos mistos de ftalocianinas e tetrafenilporfirina metálicas, utilizando pirazina como ligante em ponte. As sínteses foram realizadas isolando-se, purificando-se e caracterizando-se os macrociclos precursores, os adutos formados com pirazina e os complexos mistos, compostos por porfirinas e ftalocianinas. Estudou-se duas séries de complexos mistos mantendo-se o centro metálico no anel porfirínico e substituindo o centro metálico presente na ftalocianina. Isso foi feito de modo a investigar o efeito do íon metálico nas propriedades finais dos complexos mistos. Os produtos foram caracterizados por análise térmica e elementar, além de espectroscopia eletrônica e vibracional. Estudos sobre a estabilidade térmica e o comportamento eletrônico das ftalocianinas de zinco (ZnPc) e cobalto (CoPc) e também da tetrafenilporfirina de zinco (ZnTTP), e dos adutos formados entre a pirazina e estes complexos, foram realizados. Observou-se que a formação dos adutos não influencia na estabilidade térmica do anel macrociclo. Foi possível observar perdas de massa, atribuídas ao ligante pirazina, na faixa de temperatura entre 70 e 190°C. A temperatura de perda do ligante pirazina mostrou-se dependente do centro metálico e do macrociclo utilizado sendo mais elevada para a CoPc, seguido pela ZnTPP e menos estável para a ZnPc. Quanto ao comportamento eletrônico dos adutos com a pirazina não foram observadas diferenças marcantes na região visível do espectro comparado aos macrociclos precursores. Foram obtidos duas séries de complexos mistos com duas seqüências diferentes, ZnPc(pyz)ZnTPP(pyz)ZnPc; ZnTPP(pyz)ZnPc(pyz)ZnTPP; CoPc(pyz)ZnTPP(pyz)CoPc e ZnTPP(pyz)CoPc(pyz)ZnTPP. Os espectros eletrônicos apresentaram as bandas características tanto do complexo porfirinico quanto do complexo ftalocianina, mas observou-se deslocamentos (blue shift) na posição das bandas que podem chegar à 16nm. A intensidade da comunicação entre os anéis macrociclos foi mais evidente nos complexos mistos contendo diferentes íons metálicos. A mudança do centro metálico no complexo ftalocianina demonstrou que o íon metálico exerce influência tanto nas propriedades térmicas quanto nas propriedades eletrônicas dos complexos mistos.