[pt] Os antibióticos eritromicina e canamicina, pertencentes às classes dos macrolídeos e aminoglicosídeos respectivamente, têm sua importância como agentes preservativos no processo de preparação e durante o processo de utilização da vacina contra a febre amarela - apresentação de cinco doses - produzida no Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos, Bio-Manguinhos, FIOCRUZ, RJ. Este trabalho propõe apresentar duas novas abordagens para a determinação espectrofluorimétrica desses antibióticos, considerando o desempenho, inclusive com relação à seletividade, na análise dessa matriz específica (vacina). Um estudo preliminar do comportamento luminescente (fosforescência e fluorescência) dessas substâncias foi realizado em diferentes condições experimentais a fim de encontrar as que permitissem o desenvolvimento dos métodos analíticos. Para a eritromicina, que não apresentou luminescência nativa, foi utilizado um procedimento de derivação fotoquímica de soluções do analito preparadas em meio contendo ácido sulfúrico. Como resultado obteve-se um foto-produto que apresentou fluorescência em 412/465 nm. As condições experimentais foram otimizadas visando a maximização desse sinal fluorescente. Nesse caso, foram estudados o tempo de irradiação com UV, o tipo e a concentração do ácido utilizado, o tempo e a temperatura de aquecimento. O método foi parcialmente validado apresentando limites de detecção e de quantificação iguais a 0,25 ug mL-1 e 0,85 ug mL-1 respectivamente. A faixa linear do método estendeu-se até 200 ug mL-1 e os parâmetros de precisão e robustez foram bastante satisfatórios. O método foi aplicado na análise de uma simulação de vacina contra a febre amarela e na análise de medicamentos comerciais com um percentual de recuperação entre 98,2 e 105,2 %. A metodologia desenvolvida para a canamicina, que também não apresentou fluorescência natural, baseou-se na reação de oxirredução deste composto com o Ce (IV) produzindo o Ce (III), que é uma espécie fortemente fluorescente (255/360 nm). As intensidades dos sinais fluorescentes medidos no par excitação/emissão do Ce (III) foram diretamente proporcionais às concentrações de canamicina. As condições para a realização da reação foram estudadas, avaliando a quantidade de Ce (IV), a concentração e tipo de ácido usado no meio reacional e o tempo e temperatura de aquecimento. A ampla faixa linear (até 1000 ug mL-1) foi obtida, com limites de detecção e quantificação de 1,22 ug mL-1 e 4,08 ug mL-1, respectivamente. O percentual de recuperação obtido na análise da vacina diluída foi de 109,8 % e em amostra diluída de urina enriquecida com o analito foi de 103,4 %. / [en] The antibiotics erythromycin and kanamycin, members of the macrolide and aminoglycoside classes respectively, have their importance as preservative agents for the preparation process and during the using of the yellow fever vaccine, five doses presentation, produced in Technology on Immunobiologicals Institute, Bio- Manguinhos, FIOCRUZ, RJ. In this work two new approaches for the spectrofluorimetric determination of these antibiotics are presented, taking into consideration their selectivity performance for this specific matrix (vaccine). A preliminary study was performed to evaluate the luminescent behavior (phosphorescence and fluorescence) of these substances in different experimental conditions aiming to find the best ones that would lead to the development of the analytical methods. For erythromycin, which does not present native luminescence, a photochemical derivatization was employed using analite solutions prepared in sulfuric acid. As a result, a photo- product was obtained, which presented fluorescence at 412/465 nm. The experimental conditions were optimized aiming the maximization of the fluorescent signal. In this case, the studied parameters were the UV irradiation time, the type and concentration of the acid utilized, and the time and temperature used for the heating step. The method was partially validated, indicating limits of detection and quantification of 0.25 ug mL-1 and 0.85 ug mL-1, respectively. The linear dynamic range of the method extended up to 200 ug mL-1 and the parameters related to precision and robustness were very satisfactory. The method was applied in the analysis of a simulated yellow fever vaccine and in commercial pharmaceutical formulations. Recovery percent between 98.2 and 105.2 % were achieved. The methodology developed for kanamycin, which also do not presented natural fluorescence, was based on the oxirreduction reaction of this compound with Ce (IV), producing Ce (III), a strongly fluorescent species (255/360 nm). The fluorescence intensities, measured in the excitation/emission pair of Ce (III), was directly proportional to the kanamycin concentration. The reaction conditions were studied by the evaluation of the amount of Ce (IV), the type and concentration of the acid utilized in reactional medium and heating time and temperature. Large linear range (up to 1000 ug mL-1) was obtained, with detection and quantification limits of 1.22 ug mL-1 and 4.08 ug mL-1, respectively. The recovery percent obtained in the analysis of a diluted vaccine was 109.8 % while the recovery achieved for diluted spiked urine was 103.4 %.

[pt] A busca por novas técnicas para a revelação de impressões digitais latentes é constante por conta da importância para a área de Ciências Forenses, em especial, na elucidação de crimes. O objetivo do presente estudo é avaliar o potencial da 4,7- di-m-toluilbenzo[c][1,2,5]tiadiazola (BTD 206) como novo marcador para aplicação na identificação dos grupos fundamentais e pontos característicos dos desenhos das impressões digitais, visando melhor contraste de imagem em substratos de diferentes cores, como capa de celular. Seis matrizes diferentes foram testadas para a análise preliminar do desenvolvimento do pó revelador. A matriz escolhida, carbonato de cálcio foi a que apresentou maior intensidade de luminescência no substrato. Esse pó revelador foi desenvolvido e avaliado através da espectrometria de luminescência em três diferentes concentrações. O programa Image J foi utilizado para o processamento das imagens. O pó revelador impregnado com a BTD 206 em metanol, na matriz carbonato de cálcio apresentou características que auxiliaram na melhoria da qualidade do contraste, que foi realizada a partir do histograma de imagem, que descreve a estatística dos níveis de cinza. Dessa forma, em uma imagem com melhor qualidade, é possível extrair informações da impressão digital, como grupos fundamentais e minúncias. O que auxilia em um confronto e identificação de um possível suspeito de um crime. O pó revelador desenvolvido com a BTD 206 teve um desempenho satisfatório para aplicação pretendida. / [en] The search for new techniques for revealing latent fingerprints is constant due to the importance for the area of Forensic Sciences, in particular, in the elucidation of crimes. The objective of the present study is to evaluate the potential of 4,7-di-m-toluylbenzo[c][1,2,5]thiadiazole (BTD 206) as a new marker for application in the identification of fundamental groups and characteristic points of drawings of digital prints, aiming at better image contrast on substrates of different colors, such as cell phone cases. Six different matrices were tested for the preliminary analysis of the developer powder development. The matrix chosen, calcium carbonate, was the one that presented the highest intensity of luminescence in the substrate. This developer powder was developed and evaluated through luminescence spectrometry at three different concentrations. The Image J program was used for image processing. The developer powder impregnated with BTD 206 in methanol, in the calcium carbonate matrix, showed characteristics that helped to improve the quality of the contrast, which was performed from the image histogram, which describes the gray levels statistics. In this way, in a better quality image, it is possible to extract information from the fingerprint, such as fundamental groups and minutiae. Which helps in a confrontation and identification of a possible suspect of a crime. The developer powder developed with BTD 206 performed satisfactorily for the intended application.

[pt] As reações de acoplamento C-C e C-N são metodologias muito úteis na funcionalização de estruturas orgânicas, principalmente no que tange a inserção de grupos arila em plataformas específicas. Chalconas são cetonas alfa, beta-insaturadas bastante exploradas na literatura devido à facilidade de obtenção e à estrutura facilmente modulável, o que faz com que as propriedades desses compostos possam ser dirigidas para objetivos específicos (chalconas bioativas, chalconas luminescentes, etc). Sua estrutura versátil permite utilizá-la como plataforma para reações regiosseletivas na porção olefínica e também permite funcionalizações nas porções arílicas. Para tal fim, reações de acoplamento carbono-carbono e carbono-nitrogênio catalisadas por metais de transição podem ser ferramentas de grande utilidade, especialmente na síntese de compostos poliarilados. O presente trabalho aborda a utilização de reações de acoplamento catalisadas por metais de transição na síntese de novas beta-arilchalconas, alfa, beta-diarilchalconas e chalconas N-diaril-substituídas na porção aromática. O trabalho é dividido em duas grandes partes: na primeira parte são abordadas as arilações de Heck e Suzuki na porção alceno de chalconas, com a obtenção de compostos cuja estrutura está de acordo com o farmacóforo proposto para inibidores alostéricos da enzima fosfodiesterase-4 (PDE4). Na segunda parte, a Reação de Ullmann é utilizada como etapa chave na obtenção de chalconas N-diariladas na porção aromática, levando a uma biblioteca de novos compostos fluorescentes. Em relação à arilação da porção alquenílica das chalconas, reações de Heck foram realizadas utilizando-se diferentes haletos aromáticos, resultando na obtenção de beta-arilchalconas com rendimentos variando de 20 a 85 porcento e relações E:Z de aproximadamente 75:25. A partir das misturas estereoisoméricas, obtevese isômeros majoritariamente E (E:Z maior 96:4) através de simples precipitações em solventes apropriados. Reações competitivas foram avaliadas por CG para a determinação da influência dos diferentes substituintes nos anéis aromáticos na velocidade da reação. alfa, beta-diarilchalconas foram obtidas a partir de intermediários beta-arilados, via metodologia sequencial de bromação seguida de acoplamento Suzuki, com rendimentos entre 60 e 99 porcento. Na segunda parte da dissertação é descrita a síntese de p-N-diarilaminochalconas, utilizando-se como etapa chave um acoplamento C-N catalisado por cobre. Foram obtidas chalconas com características D-n-D e D-n-A, além de beta-arilchalconas com características D-nD. Os compostos que apresentaram fluorescência mais intensa foram aqueles com característica D-n-D. A beta-arilação diminuiu consideravelmente a fotoluminescência dos compostos. A fluorescência dos compostos foi fortemente influenciada pelo solvente, sugerindo transferência de carga intramolecular no estado excitado. Com o objetivo de relacionar a estrutura dos compostos com suas características de emissão, foram realizados cálculos de DFT. / [en] C-C and C-N Coupling Reactions are useful methodologies for functionalization of organic structures, especially regarding the insertion of aryl groups in specific platforms. Chalcones are alpha, beta-unsaturated ketones widely explored in literature as a result of features such as easiness of preparation and highly modulating structure which allows the properties of these compounds to be directed for specific purposes (bioactive chalcones, luminescent chalcones, etc.) Its versatile structure allows it to be used as a platform for regioselective reactions in the olefin moiety and the structures also allows functionalization in the aryl fragment. For this purpose, the carbon-carbon and carbon-nitrogen reactions catalyzed by transition metals can be very useful tools, especially in the synthesis of polyarylated chalcones.The present work describes the use of metal-catalyzed coupling reactions in the synthesis of new beta-arilchalcones, alpha, beta-diarylchalcones and N-diaryl-substituted chalcones on the aromatic moiety. The manuscript is divided into two major parts: the first part deals with Heck and Suzuki Reactions in the alkene portion of chalcones, leading to compounds whose structures are in agreement with the proposed pharmacophore for allosteric inhibitors of the enzyme Phosphodiesterase 4 (PDE4). In the second part, the Ullmann Reaction is used as a key step in the synthesis of p-N-diarylated-chalcones, leading to a library of new fluorescent compounds.Regarding the arylation of the alkenyl moiety of chalcones, Heck reactions were carried out using different aromatic halides resulting in beta arylchalcones, in yields ranging from 20 to 85 porcento and E:Z ratios of approximately 75:25. From the stereoisomeric mixtures, the E-isomers could be isolated by simple precipitations in appropriate solvents. Competitive reactions were evaluated by GC to determine the influence of the different substituents on the aromatic rings over the reaction rate. alpha, beta-diaryl-chalcones were obtained from beta-aryl intermediates via sequential bromination/Suzuki coupling in yields of approximately 50 porcento. In the second part of this work the synthesis of diarylaminochalcones is described using a copper-catalyzed C-N coupling as the key step. Chalcones with D-n-D and D-n-A characteristics were obtained, as well as beta-arylchalcones with D-n-D design. The compounds that showed the most intense fluorescence were those with D-n-D characteristics. beta-arylation considerably decreases these compounds photoluminescence. Solvent effects were observed suggesting intramolecular charge transfer in the excited state. To relate the structure of the compounds with their emission characteristics, DFT experiments were performed.

[pt] Técnicas ópticas não intrusivas foram utilizadas para obter imagens instantâneas e médias de chamas turbulentas não pré-misturadas de etanol e ar estabilizadas num queimador tipo bluff-body. O espalhamento Mie, PLIF (fluorescência induzida em um plano laser) e PIV (velocimetria por imagem de partículas) determinaram a distribuição da densidade de gotas no spray, intensidade da fluorescência do radical OH, para mapear a zona de reação da chama, e o campo da velocidade do ar, respectivamente. Inicialmente propriedades de sprays de água são comparadas quando se variam as vazões de combustível e de ar, mostrando assimetria de duas zonas de máxima intensidade de espalhamento Mie próximas do bocal de injeção, nos casos de maior vazão de jato, e nos casos de menor vazão, o fechamento do filme líquido ocorre na zona central. Em seguida foram estudados dois regimes de combustão que correspondem a duas vazões de combustível, para os quais foram caracterizadas, a partir do sinal de fluorescência do radical OH, a estrutura instantânea e a média das chamas turbulentas o que permitiu identificar zonas de extinção. A superposição das imagens médias do OH-PLIF e de espalhamento Mie permitem evidenciar, no caso de menor vazão, que o spray é completamente envolto pela chama, o que representa um comportamento clássico para o desenvolvimento e uso de modelos de combustão. No caso de maior vazão, o spray interage fortemente com o processo de combustão, sendo este um caso que se afasta das situações clássicas. / [en] A turbulent nonpremixed ethanol spray flame is characterized through experiments using laser diagnostics. The spray burner has been designed to generate a stable flame with the use of a bluff body. The experiments include spatially-resolved measurements of visualization of droplets distribution (Mie scattering), OH fluorescence intensity, which indicates the reaction zone (Planar laser-induced fluorescence, PLIF) and mean air-flow velocity (Particle imaging velocimetry, PIV). Initially, water sprays results are compared corresponding to different flow rates, showing two asymmetric maximum intensity zones of Mie scattering, which are found near the nozzle at jet velocities. For low flow velocity, coalescence of droplets occurs in the central zone. Then two combustion regimes have been studied, using OH PLIF that corresponds to two different fuel flow rates. The instantaneous and average structure of turbulent flames, allowed identifying local extinction regions. Combined Mie scattering/PLIF results allowed determining, in the case of smallest fuel flow rates, that the spray is surrounded by the flame, which represents a classical situation for the development of combustion models for turbulent flames. In the case of larger flow rate, discrepancies from the classical behavior were observed, since droplets interact strongly with the combustion process.

[ES] La presente tesis "Vías de inmovilización de biomoléculas sobre SU-8 y otras superficies poliméricas para su utilización en biosensado óptico sin marcaje" tiene como objetivo el diseño, desarrollo y evaluación de diferentes métodos de anclaje de biorreceptores en distintos materiales, en formato de micromatriz, con aplicación en biosensado. En la actualidad sigue siendo un área de creciente interés desarrollar nuevos sistemas de análisis para la detección de analitos, más sensibles y selectivos, con tiempos de análisis reducidos, miniaturizables y automatizables. Estos desarrollos pueden aplicarse en dispositivos biosensores que encuentran su aplicación en campos tan diversos como diagnóstico clínico, medicina forense y medio ambiente. Con el objetivo de desarrollar biosensores con prestaciones mejoradas se estudiaron estrategias de inmovilización de sondas sobre el soporte de ensayo basadas en el empleo de hidrogeles. En una primera fase, los desarrollos se realizaron usando tecnología de micromatrices de fluorescencia, que permite utilizar una menor cantidad de muestra y analizar múltiples analitos y muestras a la vez, reduciendo el tiempo de análisis y el coste Posteriormente, los desarrollos ya optimizados se emplearon para la puesta a punto de un biosensor óptico sin marcaje de tipo BICELL (Biophotonic Sensing Cells) en colaboración con la UPM (Universidad Politecnica de Madrid), que se aplicaron a sistemas modelo y a problemas reales. Asimismo, y en colaboración con el Centro de Tecnología Nanofotónica de la UPV, se implementó la estrategia de inmovilización a través del uso de hidrogeles, en biosensores ópticos sin marcaje constituidos por guías de ondas corrugadas. En este caso, además de la inmovilización a través de hidrogeles, se estudió un método de inmovilización covalente de fragmentos de anticuerpos que permitió su fijación orientada y muy próxima a la superficie del sensor. La tesis se estructura en seis capítulos. En el Capítulo 1 se da una visión general del concepto de biosensado, atendiendo a las distintas clasificaciones y los diferentes aspectos que hay que considerar en su diseño. En el Capítulo 2 se plantean los objetivos generales y particulares de la tesis. El Capítulo 3 plantea la aplicación de dos hidrogeles fotoinducidos derivados de fosforicolina y dextrano para mejorar la inmovilización de biomoléculas en formato micromatriz, sobre superficies planas y usando el formato de micromatriz de fluorescencia para realizar ensayos de detección con proteínas y oligonucleótidos. La polimerización del gel y el anclaje de las sondas se lleva a cabo simultáneamente mediante la utilización de reacciones fotoinducidas empleando la química click de acoplamiento tiol-eno. En el Capítulo 4 se implementa el método desarrollado en micromatriz con uno de los hidrogeles en dos tipos de biosensores interferométricos sin marcaje fabricados en SU-8. Con ambos sensores se detecta CRP en suero con muy buena sensibilidad (, LOD de 21 pg/mL). Por otro lado, esta estrategia se ensaya también en sensores nanofotónicos basados en guías de ondas corrugadas con resultados prometedores. En este capítulo también se pone a punto y se evalúa en tiempo real la inmovilización de fragmentos de anticuerpo sobre la superficie del sensor nanofotónico, mediante la reacción de acoplamiento tiol-eno inducida por luz UV. La monitorización en tiempo real permite demostrar el papel indispensable de la luz en el proceso de inmovilización. Utilizando esta aproximación se ensaya la detección sin marcaje de tres biomarcadores cardíacos de interés (CRP, cTnI/T y Mioglobina). El quinto capítulo se dedica a la descripción detallada de todos los procedimientos experimentales que se llevan a cabo en los Capítulos 3 y 4. Finalmente, el Capítulo 6 recoge las conclusiones alcanzadas a partir de los resultados obtenidos en el desarrollo de la tesis doctoral. / [EN] This thesis "Biomolecule immobilization approaches on SU-8 and other polymer surfaces for label-free optical biosensing" aims to design, develop and evaluate different methods for anchoring bioreceptors in different materials, in a microarray format, with application in biosensing. Currently, it is still an area of growing interest to develop new analysis systems for the detection of biomolecules, being more sensitive and selective, with reduced analysis time, miniaturizable and automatable. These developments can be applied in biosensing devices that find utility in fields as diverse as clinical diagnosis, forensic medicine and environmental monitoring. To develop biosensors with improved performance, here strategies for immobilization of probes on the test support based on the use of hydrogels were studied. In a first phase, the developments were carried out using microarray technology, which uses lower amount of sample and can analyze multiple targets and samples at the same time, reducing tests time and cost. Subsequently, the optimized developments were used to develop, in collaboration with UPM (Polytechnic University of Madrid), a label-free optical biosensor based onBICELLs (Biophotonic Sensing Cells), which were applied to model systems and real samples. Likewise, and in collaboration with the Nanophotonic Technology Center at UPV, the hydrogel-based immobilization strategy was implemented in other label-free nanophotonic biosensors consisting of corrugated waveguides. In this case, in addition to immobilization through hydrogels, we studied a method of covalent immobilization of antibody fragments that allowed them to be oriented and very close to the sensor surface. Thus the thesis is organized into six chapters. Chapter 1 gives an overview of the concept of biosensing, and takes into account the different classifications and different items that must be considered in its design. Chapter 2 sets out the general and particular objectives of the thesis. Chapter 3 discusses the application of two photoinduced hydrogels, derived from phosphoricoline and dextran, respectively, to improve the immobilization of biomolecules in microarray format, on planar surfaces and using the fluorescence microarray format to perform detection assays with proteins and oligonucleotides. The polymerization of the gel and the anchoring of the probes are carried out using photoinduced reactions using the thiol-ene coupling click chemistry, and derivatives, performing both steps simultaneously. In Chapter 4 the method developed with one of the hydrogels in microarray format is transferred to two types of SU-8 based interferometric label-free biosensors. Both biosensors detected CRP in blood serum with very good sensitivity (LOD de 21 pg/mL). Besides, this strategy is also tested on nanophotonic sensors based on corrugated waveguides with promising results. In this chapter, immobilization of antibody fragments on the surface of the nanophotonic sensor is also performed and assessed in real time by the UV light-induced thiol-ene coupling reaction. Real-time monitoring shows the essential role of light in the immobilization process. Using this approach, the label-free detection of three cardiac biomarkers of interest (CRP, cTnI / T and Myoglobin) is tested. The fifth chapter is devoted to the detailed description of all the experimental procedures that are carried out in chapters 3 and 4. Finally, Chapter 6 collects the conclusions reached from the results obtained in the development of the doctoral thesis. / [CA] La present tesi "Vies d'immobilització de biomolècules sobre SU-8 i altres superfícies polimèriques per a la seva utilització en biosensado òptic sense marcatge" té com a objectiu el disseny, desenvolupament i avaluació de diferents mètodes d'ancoratge de bioreceptors en diferents materials, en format de micromatriu , amb aplicació en biosensat. En l'actualitat segueix sent una àrea de creixent interès desenvolupar nous sistemes d'anàlisi per a la detecció de biomolècules, que siguen més sensibles i selectius, amb temps d'anàlisi reduïts, miniaturizables i automatitzables. Aquests desenvolupaments poden aplicar-se en dispositius biosensors que troben la seva utilitat en camps tan diversos com diagnòstic clínic, medicina forense i medi ambient. Amb l'objectiu de desenvolupar biosensors amb prestacions millorades es van estudiar estratègies d'immobilització de sondes sobre el suport d'assaig basades en l'ús de hidrogels. En una primera fase, els desenvolupaments es van realitzar usant tecnologia de micromatrius, que permet utilitzar una menor quantitat de mostra i analitzar múltiples dianes i mostres alhora, reduint el temps d'anàlisi i el cost Posteriorment, els desenvolupaments ja optimitzats es van emprar per a la posada a punt d'un biosensor òptic sense marcatge de tipus BICELL (Biophotonic Sensing Cells) en col·laboració amb la UPM (Universitat Politècnica de Madrid), que es van aplicar a sistemes model i als problemes reals. Així mateix, i en col·laboració amb el Centre de Tecnologia Nanofotònica de la UPV, es va implementar l'estratègia d'immobilització a través de l'ús de hidrogels, en biosensors òptics sense marcatge constituïts per guies d'ones corrugades. En aquest cas, a més de la immobilització mitjançant hidrogels es va estudiar un mètode d'immobilització covalent de fragments d'anticossos que va permetre la seva unió orientada i molt propera a la superfície del sensor. Així donç, la tesi s'estructura en sis capítols. En el capítol 1 es dóna una visió general delconcepte de biosensat, atenent les diferents classificacions i els diferents aspectes que cal considerar en el seu disseny. En el capítol 2 es plantegen els objectius generals i particulars de la tesi. El Capítol 3 planteja l'aplicació de dos hidrogels fotoinduïts derivats de fosforicolina i dextrà respectivament per millorar la immobilització de biomolècules en format micromatriu, sobre superfícies planes i usant el format de micromatriu de fluorescència per a realitzar assajos de detecció amb proteïnes i oligonucleòtids. La polimerització dell gel i l'ancoratge de les sondes es porta a terme simultàniament mitjançant la utilització de reaccions fotoinducides emprant la química click d'acoblament tiol-eno, i derivades. En el capítol 4 s'implementa el mètode desenvolupat en micromatriu amb un dels hidrogels en dos tipus de biosensors interferométricos sense marcatge basats en SU-8. Amb tots dos sensors es detecta CRP en sèrum sanguini amb molt bona sensibilitat (LOD de 21 pg/mL). D'altra banda, aquesta estratègia s'assaja també en sensors nanofotònics basats en guies d'ones corrugades amb resultats prometedors. En aquest capítol també es posa a punt i s'avalua en temps real la immobilització de fragments d'anticòs sobre la superfície del sensor nanofotònic, mitjançant la reacció d'acoblament tiol-eno induïda per llum UV. El monitoratge en temps real permet demostrar el paper indispensable de la llum en el procés d'immobilització. Utilitzant aquesta aproximació s'assaja la detecció sense marcatge de tres biomarcadors cardíacs d'interès (CRP, cTnI / T i Mioglobina). El cinquè capítol es dedica a la descripció detallada de tots els procediments experimentals que es duen a terme en els capítols 3 i 4. Finalment, el Capítol 6 recull les conclusions assolides a partir dels resultats obtinguts en el desenvolupament de la tesi doctoral. / Agradecer a la financiación de esta investigación por Garantía Juvenil, FEDER y los proyectos del MINECO CTQ / 2016/75749‐R y TEC / 2017/84846‐R. Además, fue apoyado por el Programa Horizonte 2020 de la Unión Europea en el marco del proyecto H2020‐PHC‐634013 (PHOCNOSIS). / Díaz Betancor, Z. (2020). Vías de inmovilización de biomoléculas sobre SU-8 y otras superficies poliméricas para su utilización en biosensado óptico sin marcaje [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149576

Tesis por compendio / [ES] La fotocatálisis heterogénea ha enfocado su aplicación en superficies desinfectantes o esterilizantes. El objetivo de esta tesis es el estudio de la aplicabilidad de esta tecnología para la degradación de la estructura del polen y sus alérgenos. Dada la elevada capacidad oxidativa de la fotocatálisis heterogénea, es razonable plantear que la aplicación de la tecnología fotocatalítica en materiales de construcción puede ser susceptible de implicar la destrucción de la capa externa protectora de los granos de polen, e incluso de poder inactivar su capacidad alergénica. Este objetivo global se abordará en base a los siguientes objetivos parciales: 1. Estudio de la viabilidad de la fotocatálisis heterogénea como tecnología de degradación/eliminación de granos de polen. 2. Evaluación del rendimiento y mecanismos de degradación/eliminación de los granos de polen en función del tipo de especie vegetal. 3. Estudio de la efectividad de la fotocatálisis heterogénea como tecnología de inactivación de los alérgenos del polen. 4. Análisis de la interacción química semiconductor TiO2-alérgeno y potenciales aplicaciones. El estudio se ha realizado usando granos de polen y alérgenos de siete especies vegetales diferentes. El estudio se ha realizado utilizando tres configuraciones de trabajo: (a) Suspensión de fotocatalizador en polvo en disolución acuosa b) fotocatalizador soportado en capa fina sobre vidrio o portador de aluminio, y (c) fotocatalizador embebido en material de base cemento. En una primera fase, se evaluó la viabilidad de la actividad fotocatalítica como tecnología viable para la reducción de granos de polen procedentes de dos especies vegetales diferentes. Las técnicas de caracterización como la difracción de rayos X (DRX), espectroscopía electrónica de rayos X(XPS), fluorescencia, espectroscopía infrarroja, microscopía electrónica de barrido (SEM), evidenciaron que la fotocatálisis provoca cambios significativos en la estructura del polen y su viabilidad alergénica. Se observa que existe una modificación de las capas externas (intina y exina) que protegen el protoplasma de los granos de polen. Mediante SEM se demuestra que tras el tratamiento fotocatalítico se produce la degradación de los estratos exina e intina y por tanto los granos de polen sufren un deterioro claramente visible de su estructura reduciéndose el número de granos viables. Por otro lado, mediante la técnica de tinción por fluorescencia (FDA) se puede comprobar que existe una disminución de la viabilidad de los pólenes estudiados o inactivación de la alergenidad de los mismos. Los datos experimentales evidenciaron una reducción significativa de la intensidad de fluorescencia del polen tras la exposición al proceso fotocatalítico. Estos resultados son corroborados por los patrones de DRX. En una segunda fase, la evaluación de este proceso de degradación se estudió en detalle en un total de 7 especies de polen analizadas con iguales resultados. Las especies sufrían un claro deterioro de su capacidad alergénica, tal y como demuestran las imágenes del microscopio electrónico de barrido. En una tercera fase de esta tesis se realizó un análisis detallado de las fases de descomposición de los extractos de alérgenos de 7 las siete especies vegetales anteriores. En esta fases se confirmó que los extractos de alergeno sufren una descomposición casi completa dando lugar a productos volátiles de bajo peso molecular que concuerda con los mecanismos de fotodegradación de aminoácidos. En una cuarta fase se comprobó que la degradación de las proteínas del polen puede dar lugar a una modificación química superficial inusual del fotocatalizador que puede asociarse a un posible dopaje de TiO2 con C y N procedentes de los extractos de polen. Este último resultado abre un campo de investigación adicional en relación con la potenciación de la actividad fotocatalítica por acción de aminoácidos del polen en la modificación de la estructura de los fotocatalizadores. / [CA] La fotocatàlisi heterogènia ha enfocat la seva aplicació en superfícies desinfectants o esterilitzants. L'objectiu d'aquesta tesi és l'estudi de l'aplicabilitat d'aquesta tecnologia per a la degradació de l'estructura del pol·len i els al·lèrgens. Atesa l'elevada capacitat oxidativa de la fotocatàlisi heterogènia, és raonable plantejar que l'aplicació de la tecnologia fotocatalítica en materials de construcció pot ser susceptible d'implicar la destrucció de la capa externa protectora dels grans de pol·len, i fins i tot de poder inactivar-ne la capacitat al·lergènica . Aquest objectiu global s'abordarà sobre la base dels següents objectius parcials: 1. Estudi de la viabilitat de la fotocatàlisi heterogènia com a tecnologia de degradació/eliminació de grans de pol·len. 2. Avaluació del rendiment i mecanismes de degradació/eliminació dels grans de pol·len en funció del tipus d'espècie vegetal. 3. Estudi de l'efectivitat de la fotocatàlisi heterogènia com a tecnologia d'inactivació dels al·lèrgens del pol·len. 4. Anàlisi de la interacció química semiconductor TiO2-al·lergen i potencials aplicacions. L'estudi s'ha realitzat usant grans de pol·len i al·lèrgens de set espècies vegetals diferents. L'estudi s'ha fet utilitzant tres configuracions de treball: (a) Suspensió de fotocatalitzador en pols en dissolució aquosa b) fotocatalitzador suportat en capa fina sobre vidre o portador d'alumini, i (c) fotocatalitzador embegut en material de base ciment. En una primera fase, es va avaluar la viabilitat de l'activitat fotocatalítica com a tecnologia viable per a la reducció de grans de pol·len procedents de dues espècies vegetals diferents. Les tècniques de caracterització com la difracció de raigs X (DRX), espectroscòpia electrònica de raigs X(XPS), fluorescència, espectroscòpia infraroja, microscòpia electrònica d'escombrada (SEM), van evidenciar que la fotocatàlisi provoca canvis significatius en l'estructura del pol·len i la seva viabilitat al·lergènica. S'observa que hi ha una modificació de les capes externes (intina i exina) que protegeixen el protoplasma dels grans de pol·len. Mitjançant SEM es demostra que després del tractament fotocatalític es produeix la degradació dels estrats exina i intina i per tant els grans de pol·len pateixen un deteriorament clarament visible de la seva estructura reduint-se el nombre de grans viables. D'altra banda, mitjançant la tècnica de tinció per fluorescència (FDA) es pot comprovar que hi ha una disminució de la viabilitat dels pòl·lens estudiats o inactivació de la seva al·lergenitat. Les dades experimentals van evidenciar una reducció significativa de la intensitat de fluorescència del pol·len després de l'exposició al procés fotocatalític. Aquests resultats són corroborats pels patrons de DRX. En una segona fase, l'avaluació d'aquest procés de degradació es va estudiar detalladament en un total de 7 espècies de pol·len analitzades amb resultats iguals. Les espècies patien un clar deteriorament de la seva capacitat al·lergènica, tal com demostren les imatges del microscopi electrònic d'escombrada. En una tercera fase d'aquesta tesi es va fer una anàlisi detallada de les fases de descomposició dels extractes d'al·lèrgens de 7 les set espècies vegetals anteriors. En aquestes fases es va confirmar que els extractes d'al·lergen pateixen una descomposició gairebé completa donant lloc a productes volàtils de baix pes molecular que concorda amb els mecanismes de fotodegradació d'aminoàcids. En una quarta fase es va comprovar que la degradació de les proteïnes del pol·len pot donar lloc a una modificació química superficial inusual del fotocatalitzador que es pot associar a un possible dopatge de TiO2 amb C i N procedents dels extractes de pol·len. Aquest darrer resultat obre un camp de recerca addicional en relació amb la potenciació de l'activitat fotocatalítica per acció d'aminoàcids del pol·len en la modificació de l'estructura dels fotocatalitzadors. / [EN] Heterogeneous photocatalysis has focused its application on disinfecting or sterilizing surfaces. The objective of this thesis is the study of the applicability of this technology for the degradation of the structure of pollen and its allergens. Given the high oxidative capacity of heterogeneous photocatalysis, it is reasonable to suggest that the application of photocatalytic technology in construction materials may be likely to involve the destruction of the outer protective layer of pollen grains, and even to be able to inactivate their allergenic capacity. This global objective will be addressed based on the following partial objectives: 1. Study of the feasibility of heterogeneous photocatalysis as a technology for the degradation/elimination of pollen grains. 2. Evaluation of the yield and mechanisms of degradation/elimination of pollen grains depending on the type of plant species. 3. Study of the effectiveness of heterogeneous photocatalysis as a technology for the inactivation of pollen allergens. 4. Analysis of the semiconductor TiO2-allergen chemical interaction and potential applications. 5. The study has been carried out using pollen grains and allergens from seven different plant species. The study has been carried out using three working configurations: (a) Powder photocatalyst suspension in aqueous solution b) photocatalyst supported in a thin layer on glass or aluminum carrier, and (c) photocatalyst embedded in cement-based material. In a first phase, the feasibility of photocatalytic activity was evaluated as a viable technology for the reduction of pollen grains from two different plant species. Characterization techniques such as X-ray diffraction (XRD), X-ray electron spectroscopy (XPS), fluorescence, infrared spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), showed that photocatalysis causes significant changes in pollen structure and its allergenic viability. It is observed that there is a modification of the external layers (intine and exine) that protect the protoplasm of the pollen grains. Using SEM, it is shown that after the photocatalytic treatment, the degradation of the exine and intine strata occurs and therefore the pollen grains suffer a clearly visible deterioration of their structure, reducing the number of viable grains. On the other hand, using the fluorescence staining technique (FDA) it can be verified that there is a decrease in the viability of the pollens studied or inactivation of their allergenity. The experimental data showed a significant reduction in the fluorescence intensity of the pollen after exposure to the photocatalytic process. These results are corroborated by the XRD patterns. In a second phase, the evaluation of this degradation process was studied in detail in a total of 7 pollen species analyzed with the same results. The species suffered a clear deterioration in their allergenic capacity, as shown by the images of the scanning electron microscope. In a third phase of this thesis, a detailed analysis of the decomposition phases of the allergen extracts of 7 of the previous seven plant species was carried out. In these phases, it was confirmed that the allergen extracts undergo an almost complete decomposition, giving rise to low molecular weight volatile products that are consistent with the mechanisms of photodegradation of amino acids. In a fourth phase, it was found that the degradation of pollen proteins can give rise to an unusual surface chemical modification of the photocatalyst that can be associated with a possible doping of TiO2 with C and N from pollen extracts. This last result opens a field of additional research in relation to the potentiation of the photocatalytic activity by the action of pollen amino acids in the modification of the structure of the photocatalysts. / Sapiña Escrivá, M. (2022). Degradación fotocatalítica del polen y sus alérgenos en materiales de construcción [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/183872 / Compendio

El presente trabajo de tesis se encuentra enmarcado dentro del proyecto multidisciplinario “Redes de intercambio marítimas y terrestres a larga distancia de vasijas de cerámica de prestigio en los Andes centrales durante el primer milenio antes de nuestra era: Un enfoque interdisciplinario”. El objetivo principal de esta tesis es determinar el alcance de la fluorescencia de rayos X portátil (pXRF) como técnica de análisis que permita discriminar entre grupos y su posible procedencia, de cerámicas encontradas en el sitio arqueológico de Puerto Nuevo. Para lograr lo anterior, se han estudiado 119 fragmentos de cerámica recogidos de la zona de excavación de Puerto Nuevo, además de 30 azulejos de control preparados a partir de material arcilloso recabado de diferentes zonas aledañas a la excavación. El análisis químico de estos grupos de piezas se realizó mediante pXRF con el fin de obtener la información composicional expresada como las áreas netas bajos los picos (NPA). A partir de esta información, mediante análisis de componentes principales y análisis de clúster, se construyeron los grupos composicionales. Se han encontrado 4 grupos composicionales y 2 casos extraños, los que, al ser comparados con el material arcilloso de control por medio de análisis discriminante, muestran que los fragmentos de cerámica podrían ser en su mayoría de origen local. Además, los grupos construidos mediante pXRF fueron contrastados con los grupos encontrados por medio de análisis petrográfico, y se observó una buena correlación entre los resultados de ambos enfoques. Finalmente, se ha determinado que la pXRF, empleada junto a un análisis estadístico adecuado, ha demostrado resultados lo suficientemente buenos como para constituir a la pXRF en una alternativa para estudios de este tipo. / Tesis

[pt] Uma técnica óptica não intrusiva foi desenvolvida para fornecer imagens instantâneas do filme líquido em escoamento anular horizontal ar-água. Imagens instantâneas das seções longitudinais e tranversais do escoamento revelaram o comportamento dinâmico do filme de líquido ao redor do tubo. A técnica PLIF – Planar Laser Induced Fluorescence – foi utilizada para separar a luz emitida pelo filme daquela (mais intensa) refletida na interface ar-água. A seção de testes utilizada foi fabricada em material com índice de refração próximo ao da água, o que permitiu que regiões muito próximas às paredes fossem estudadas sem distorções ópticas apreciáveis. Imagens longitudinais do filme de líquido foram capturadas utilizando uma câmera de alta velocidade sincronizada com um laser de alta taxa de repetição de pulsos. Foram realizados testes com frequências de aquisição de 250 e 3000 Hz. Um algoritmo computacional foi especialmente desenvolvido para medir automaticamente a posição da interface ar-água em cada imagem. A espessura de filme líquido foi medida em duas posições axiais em cada imagem, gerando dados para a variação temporal da espessura do filme de líquido em duas posições diferentes. As velocidades de propagação das ondas de líquido foram calculadas através da correlação cruzada dos sinais de espessura de filme em função do tempo das duas posições axiais. O espectro de frequência das ondas foi obtido a partir do sinal transiente de espessura do filme de líquido capturado. Os resultados obtidos permitiram estudar a dependência das propriedades do filme líquido com os parâmetros globais do escoamento, tais como as velocidades superficiais de gás e líquido. O trabalho realizado também implementou uma técnica de visualização transversal, empregando para isso duas câmeras digitais de alta velocidade em uma montagem estereoscópica. O laser de alta repetição foi montado de modo que seu feixe iluminasse a seção tranversal do tubo. Imagens obidas com as duas câmeras foram distorcidas usando um alvo de calibração e um polinômio para correção das imagens. Estas imagens distorcidas foram unidas para reconstruir a forma completa do filme de líquido na seção tranversal do tubo em função do tempo. Os resultados obtidos com a técnica estereoscópica desenvolvida constituem-se em uma contribuição original na área de medição de escoamentos bifásicos. Comparações com os resultados disponíveis na literatura indicam que o presente trabalho fornece resultados com níveis de incerteza experimentais equivalentes a outras técnicas bem estabelecidas. Os resultados obtidos com as técnicas desenvolvidas forneceram informações úteis para auxiliar o entendimento do comportamento dinâmico do filme de líquido em escoamentos bifásicos anulares. / [en] A non-intrusive optical technique was employed to provide time-resolved images of the lower portion of the liquid film of horizontal annular flow of air and water, revealing the interfacial wave behavior. Time-resolved images of the pipe cross section revealed the dynamics of the complete liquid film around the pipe wall. The planar laser induced fluorescence technique (PLIF) was implemented to allow for the optical separation of the light emitted by the film from that (more intense) scattered by the air-water interface. The visualization test section was fabricated from a tube material which has nearly the same refractive index as water, what allowed for the visualization of the liquid film at regions very close to the pipe wall. Longitudinal images of the liquid film were captured using a high speed digital video camera synchronized with a high repetition rate laser. Data sets were collected with sampling camera frequencies ranging from 250 to 3000 Hz. A specially developed image processing algorithm was employed to automatically detect the position of the air-water interface in each image frame. The thickness of the liquid film was measured at two axial stations in each processed image frame, providing time history records of the film thickness at two different positions. Wave velocities were measured by cross-correlating the amplitude signals from the two axial positions. Wave frequency information was obtained by analyzing the time-dependent signals of film thickness recorded. The results obtained allowed for the verification of the variation of the liquid film characteristics with global flow parameters, such as the liquid and gas flow superficial velocities. For the film cross section observations, two high speed digital video cameras were used in a stereoscopic arrangement. The high repetition rate laser had its laser sheet mounted so as to illuminate a pipe cross section. Images from the left and right cameras were distorted by the use of a calibration target and an image correction algorithm. Distorted images from each camera were then joined to yield the complete instantaneous cross section image of the liquid film. Comparisons with results from different techniques available in literature indicate that the present technique presents equivalent accuracy in measuring the liquid film properties. The stereoscopic technique developed is an original contribution of the present work to the set of experimental techniques available for the study of two-phase flows. Time–resolved images of longitudinal and cross section views of the film were recorded and analyzed, what constitutes in valuable information for the understanding of the dynamics of the liquid film in horizontal annular flow.

[pt] O objetivo da dissertação é avaliar a confiabilidade metrológica da técnica de fluorescência de raios-X utilizada em análises quantitativas de espécies químicas presentes em materiais siderúrgicos utilizados na produção do aço. O estudo da técnica e a avaliação da capacidade do equipamento analítico associado às etapas de recebimento, preparação e análise das amostras permitem definir os itens críticos de controle para monitoramento e garantia dos resultados emitidos. Como motivação, o interesse em garantir a aplicação de um método já conhecido às novas demandas de análises químicas, suprindo as necessidades dos clientes, otimizando-se, assim, os serviços prestados no laboratório responsável pelo processo de controle de qualidade da ArcelorMittal Tubarão. A metodologia de desenvolvimento do trabalho baseou-se nas boas práticas da metrologia, assegurando que medições sejam adequadamente realizadas, reduzindo o consumo e o desperdício de matéria-prima e gerando ganhos de produtividade. Em conformidade às recomendações do Guia EURACHEM, a validação da técnica levou em conta a confirmação do analito, seletividade/especificidade, limite de detecção, limite de quantificação, recuperação, intervalo de medição, linearidade, exatidão, veracidade, precisão (repetitividade, precisão intermediária) e robustez. Dentre os resultados, o trabalho valida o método para o trabalho de rotina, qualificando a fluorescência de raios-X como método de análise para os materiais analisados no laboratório. Como conclusão o estudo da metodologia de validação metrológica deixa uma fonte bibliográfica da técnica e do equipamento utilizados, de forma a difundir estes princípios. Outra contribuição do presente trabalho foi a possibilidade de expansão da referida técnica para outras análises químicas realizadas no laboratório da ArcelorMittal Tubarão. / [en] This master’s degree dissertation purpose is evaluate, by means of metrological validation techniques, the reliability of the analytical method by Xray fluorescence, used in quantitative analysis of chemical species presents in various materials used in steel production process. The method study and the evaluation of the analytical equipment capacity associated with the correct understanding of the steps of receiving, preparation and analysis of samples will define the critical issues of control to guarantee the emitted results. As motivation, the interest for ensuring the implementation of a method already known in the new demands of chemical analysis, supplying the needs of customers, optimizing, thus, the services provided in the laboratory responsible for quality control of ArcelorMittal Tubarão. The methodological study development was based on good practice of metrology in order to ensure adequate measurements made during a production process, reducing consumption and waste of raw materials and generating productivity gains. In accordance with the EURACHEM Guide, the method validation took into account the Confirmation of identity, Selectivity / Specificity, Limit of detection, Limit of quantification, Recovery, Working and linear ranges, Accuracy, Trueness, Precision (repeatability, intermediate precision) and Robustness. Among the results, the study validates the method for routine work, qualifying X-ray fluorescence as a method of analysis for materials tested in the laboratory. As conclusion the study of the metrological validation methodology leaves a bibliographic source of the method and equipment used, in order to spread these principles. Another contribution of this work was the possibility of expanding this technique to other analysis realized in the laboratory of ArcelorMittal Tubarão.

[pt] A avaliação de artigos brancos tratados com alvejantes ópticos, como eles são comuns em substratos têxteis, plásticos e de papel, é uma tarefa que tradicionalmente resulta em muitas divergências entre avaliações visuais realizadas em uma cabine padronizada e avaliações instrumentais realizadas com espectrofotômetros de refletância. Mesmo entre as avaliações visuais ou entre as avaliações instrumentais são encontradas diferenças muito além do aceitável. Uma das principais causas é a fluorescência dos alvejantes ópticos que é influenciada pela quantidade de radiação UV em relação com a radiação na faixa visível do espectro. O trabalho apresentado analisa as diferentes formas de avaliação, principalmente do ponto de vista da qualidade da distribuição espectral de potência do simulador de luz do dia. No caso das avaliações visuais, são testadas diferentes lâmpadas fluorescentes. Para as avaliações instrumentais, a calibração e o ajuste de UV em conjunto com as diferentes aberturas de medição são analisados. O objetivo é aprimorar os aspectos metrológicos da avaliação e contribuir para a sua padronização a fim de garantir a maior reprodutibilidade de resultados, um procedimento importante e almejado por todos os segmentos industriais que utilizam os alvejantes ópticos. / [en] The evaluation of white objects treated with fluorescent whitening agents, such as they are commonly found on substrates like textiles, plastics and paper, is a task that traditionally leads to frequent controversy between the visual evaluations performed in a standardized light booth and the instrumental evaluations performed on reflectance spectrophotometers. Even between visual or instrumental evaluations the differences encountered are far beyond the acceptable. One of the main reasons is the fluorescence of the optical brightening agents that is influenced by the amount of UV radiation in relation to the amount of radiation in the visible range of the spectrum. The work presented analyses the different forms of evaluation, mainly from the point of view of the quality of the daylight simulators´ spectral power distribution. In the case of the visual evaluations, different fluorescent lamps are tested. For the instrumental evaluations, the UV calibration and adjustment are analyzed together with the different measurement apertures. The objective is to improve the metrological aspects of the evaluation and contribute to its standardization with the aim to guarantee better reproducibility of results, an important procedure that is desired by all the industrial segments that use optical brighteners.