Electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS) with induced collision energy was used to carry out a comprehensive study on the interaction energies between cations and anions of dicationic ionic liquids. The influence of the anion ([Br]-, [NO3]-, [BF4]-, [SCN]- and [Cl]-) and the size of alkyl chain (n = 4,6,8 and 10) in the interaction energy of ionic liquids derived from the 1, n-bis (3-methylimidazolyl-1-yl) alkane with n = 4,6,8 and 10, in the gas phase was investigated. Three experiments were carried out to determine the cation-anion interaction energy: (i) ESI-MS of binary (1:1) mixtures of ionic liquids with different anions or cations; (Ii) ESI-MS of ionic liquid individually with variation of the applied collision energy and determination of the center of mass energy (Ecm) using the relation between the intensity of the precursor ion and the sum of the ions; (iii) the rate of variation of the intensity of the precursor ion as a function of collision energy at different concentrations of all ionic liquids was obtained. From this correlation, the cation-anion dissociation constant of the dicationic ionic liquids was obtained. The results showed the appearance of mixed species (example: [Bis-C8(MIM)22XY]- and [C8(MIM)XY]-) in the binary mixtures. The application of the induced collision energy in the mixtures allowed estimating which anion interacts more effectively with the cation. Also for this experiments, the dicationic ionic liquids with the anions [Cl]-, [Br]- and [NO3]- presented higher cation-anion interaction energy. The increasing order of interaction energy was [BF4]- <[SCN]- <[NO3]- <[Br]- <[Cl]-. The Ecm values for ionic liquids with different anions did not indicate trends in the interaction energy in relation to structural factors such as ionic radius and molecular volume. Thus, for the anions, it was found that the interaction increases in the following order: [SCN]- <[Cl]- <[NO3]- <[Br]- <[BF4]-. On the other hand, increasing the size of the spacer alkyl chain caused an increase in cation-anion interaction energy. As the concentration of the ionic liquid increased, an increase in the precursor ion intensity was observed. / A espectrometria de massa com ionização por electrospray (ESI-MS) com energia de colisão induzida foi utilizada para realizar um estudo compreensivo sobre as energias de interação entre cátions e ânions de líquidos iônicos dicatiônicos. Foi avaliada a influência do ânion ([Br]-, [NO3]-, [BF4]-, [SCN]- e [Cl]-) e o tamanho da cadeia alquílica espaçadora (n=4,6,8 e 10) na energia de interação dos líquidos iônicos dicatiônicos, derivados do 1,n-bis(3-metilimidazolil-1-íneo)alcano em fase gasosa. Três experimentos foram realizados para a determinação da energia de interação cátion-ânion: (i) ESI-MS de misturas binárias (1:1) de líquidos iônicos com diferentes ânions ou cátions; (ii) ESI-MS de cada líquido iônico individualmente com variação da energia de colisão aplicada e determinação da energia de centro de massa (Ecm) usando a relação entre intensidade do íon precursor e somatório dos íons. (iii) Por fim, foi obtida a taxa de variação da intensidade do íon precursor em função energia de colisão de todos os líquidos iônicos. A partir desta correlação, foi obtida a constante de dissociação cátion-ânion dos líquidos iônicos dicatiônicos. Os resultados mostraram o aparecimento de espécies mistas (exemplo: [Bis-C8(MIM)22XY]- e [C8(MIM)XY]-) nos experimentos das misturas. A aplicação da energia de colisão induzida nas misturas também permitiu estimar qual ânion interage mais efetivamente com o cátion. Ainda para este experimentos, os líquidos iônicos dicatiônicos com os ânions [Cl]-, [Br]- e [NO3]- apresentaram maior energia de interação cátion-ânion. A escala em ordem crescente de energia de interação foi [BF4]-< [SCN]- < [NO3]- < [Br]- < [Cl]-. Os valores de Ecm para os líquidos iônicos com diferentes ânions não indicou tendências na energia de interação em relação fatores estruturais tais como raio iônico e volume molecular. Dessa forma, para os ânions, foi encontrado que a interação aumenta na seguinte ordem: [SCN]-<[Cl]-<[NO3]-<[Br]-<[BF4]-. Por outro lado, o aumento do tamanho da cadeia alquílica espaçadora causou um aumento na energia de interação cátion-ânion. Com o aumento da concentração do líquido iônico, foi observado um aumento na intensidade do íon precursor.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública que cresce em todo o mundo, resultante de um desequilíbrio entre ingestão alimentar e gasto energético. Pode-se dizer que a obesidade é o principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças crônicas de maior prevalência como dislipidemias, doenças cardiovasculares, diabetes do tipo 2 e esteatose hepática não alcóolica, acarretando na redução da qualidade e expectativa de vida. A Grelina é um hormônio sintetizado pelo estômago, que atua em diferentes tecidos através de um receptor específico (GHS-R1a), incluindo hipotálamo e tecidos periféricos, como o fígado. Esse hormônio está envolvido no comportamento alimentar e adiposidade, modulando o armazenamento ou utilização dos substratos energéticos no coração, músculo esquelético, adipócitos e fígado, além disso, revela-se de grande importância na manutenção do metabolismo energético hepático. Estes dados suportam a hipótese de que as vias de sinalização responsivas à grelina são um importante componente da regulação do metabolismo energético hepático e da homeostase glicêmica. O objetivo deste trabalho, foi estudar o metabolismo energético hepático e a sinalização da grelina em camundongos Swiss adultos obesos submetidos a dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidratos simples. Avaliamos o efeito desta dieta a partir do 21 dia de idade (desmame) até o 133 dia destes animais, através de parâmetros biométricos e bioquímicos, avaliação histomorfológica, respirometria de alta resolução, conteúdo de glicogênio hepático e conteúdo de algumas proteínas envolvidas na sinalização de insulina e grelina, além do metabolismo energético hepático. Baseado em nossos resultados observamos que o consumo de dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidrato simples durante 16 semanas causa hiperfagia, levando ao quadro de obesidade na idade adulta e prejuízo nas vias de sinalização dos hormônios insulina e grelina, que são importantes moduladores do metabolismo energético hepático, favorecendo o desenvolvimento de esteatose hepática não alcoólica. / Obesity is a major public health problem growing around the world, resulting from an imbalance between food intake and energy expenditure. Obesity is one of the main risk factor for developing the most prevalent chronic diseases as dyslipidemia, cardiovascular disease, type 2 diabetes and non-alcoholic fat liver disease, resulting in lower life expectancy and quality of life. Ghrelin is a hormone synthesized into the stomach, which has an important role in different tissues by a specific receptor (GHS-R1a), including the hypothalamus and peripheral tissues such as the liver. This hormone is involved in feeding behavior and adiposity by modulating storage or use of energy substrates in heart, skeletal muscle, adipocytes and liver. Moreover, Ghrelin is important in maintaining liver energy metabolism. These data support the hypothesis that ghrelin signaling pathways is a key component in the regulation of energy metabolism and hepatic glucose homeostasis. The aim of this study was to investigate the hepatic energy metabolism and signaling of ghrelin in obese adults Swiss mice fed the Western diet, rich in saturated fat and simple carboidrate. We analyzed the effect of this diet starting from 21 days of age (weaning) up to 133 days, using biometric and biochemical parameters, histomorphological assessment, high resolution respirometry, hepatic glycogen content and proteins content involved in insulin and ghrelin signaling besides the hepatic energy metabolism. Based on our results we found that the consumption of rich Western diet for 16 weeks promoves overeating leading to obesity in adulthood, metabolic desorders and impairment in signaling pathways of hormones insulin and ghrelin, which are important metabolic modulators of liver energy, contributing to the development of NAFLD.

Universidade Federal de Uberlândia / In this work we investigate theoretically the dissipative dynamics of exciton states in a system constituted by coupled quantum dots, which in turn exhibit a great flexibility and experimental ability to change their energy spectrum and structural geometry through of external electric fields. In this way, the optical coherent control of charge carriers enables the investigation of several quantum interference process, such as tunneling induced transparency. We investigate the optical response of the quantum dot molecule considering different optical regimes and electric field values, where the tunneling between the dots can establish efficiently quantum destructive interference paths causing significant changes on the optical spectrum. Using realistic experimental parameters we show that the excitons states coupled by tunneling exhibit a controllable and enriched optical response. In this system, we also investigate the entanglement degree between the electron and hole, and we demonstrate through of the control of parameters such as, the applied gate voltage, the incident laser frequency and intensity, the system goes to an asymptotic state with a high entanglement degree, which is robust to decoherence process. / Neste trabalho investigamos teoricamente a dinâmica dissipativa de estados de éxcitons em um sistema formado por pontos quânticos duplos, que por sua vez apresentam uma grande flexibilidade e capacidade experimental em alterar seu espectro de energia juntamente com sua forma estrutural por meio de campos elétricos externos. Deste modo, o controle óptico coerente de portadores de carga nessas nanoestruturas permite a investigação de diversos processos de interferência quântica, tais como transparência induzida por tunelamento. Investigamos a resposta óptica da molécula quântica considerando diferentes regimes ópticos e valores de campo elétrico, nos quais o tunelamento entre os pontos pode estabelecer eficientemente caminhos de interferência quântica destrutiva provocando mudanças significativas no espectro óptico. Usando parâmetros experimentais realísticos mostramos que os estados excitônicos acoplados por tunelamento exibem uma resposta óptica controlável e bastante enriquecida. Neste mesmo sistema, investigamos o emaranhamento entre elétron e buraco, e demonstramos que através do controle de parâmetros tais como, a barreira de potencial aplicada, a frequência e intensidade do laser incidente, o sistema evolui para um estado assintótico com um alto grau de emaranhamento, que se apresenta robusto a processos de decoerência. / Doutor em Física

A necessidade de intubação e uso de ventilação mecânica (VM) na prematuridade está relacionada à chamada lesão pulmonar induzida pela ventilação (VILI) e consequente displasia broncopulmonar (DBP). Estudos com animais e também em humanos mostraram que breves períodos de VM são suficientes para a liberação de interleucinas pró-inflamatórias. Outras formas de VM que regulam o volume-corrente evitando o volutrauma e as ventilações não invasivas como a pressão positiva contínua em via aérea por pronga nasal (CPAPn) parecem medidas protetoras ou menos lesivas para VILI. Esses efeitos protetores do CPAPn não foram ainda estudados em humanos. Objetivo: avaliar os níveis plasmáticos da interleucina (IL)-1β, IL-6, IL-8, IL-10 e fator de necrose tumoral (TNF)-α em recém-nascidos tão logo instituído CPAPn e duas horas após. Secundariamente, avaliação dessa resposta inflamatória em pacientes que necessitaram de VM. Metodologia: estudo de coorte prospectivo, incluindo recém-nascidos admitidos com idade gestacional (IG) de 28-35 semanas e necessidade de assistência ventilatória, excluindo malformações, infecção congênita, sepse, surfactante profilático e suporte ventilatório em sala de parto. Amostras de sangue coletadas nesses dois momentos. Realizada descrição das variáveis em medianas e interquartis (p25-p75), empregado Teste de Wilcoxon. Resultados: 43 recém-nascidos, médias de peso 1883,5±580g e IG 32±2,4semanas, 23 (53%) receberam CPAPn como primeira modalidade ventilatória. Pré-termos após duas horas de VM apresentaram níveis significativamente maiores de IL-6, TNF-α e IL-8. Já os níveis de IL-6 reduziram significativamente após duas horas de CPAPn. Em 15 dos 22 (68%) neonatos cujas mães receberam corticoide pré-natal, as medianas das citocinas foram menores no início do uso do CPAPn, mas esse efeito não se sustentou duas horas após. O uso de surfactante pelos prematuros em VM não alterou a resposta inflamatória em comparação aos que não necessitaram do fármaco. Conclusão: demonstramos que os RN em CPAPn apresentaram mínima liberação de citocinas pro-inflamatórias e essa modalidade pode ter um papel protetor - nesse estudo potencializado pelo uso de corticoide ante natal. Por outro lado, VM promove significativa resposta inflamatória, estimulando-se CPAPn como estratégia ventilatória inicial protetora ao prematuro maior de 28 semanas de IG com desconforto respiratório moderado. Ainda assim, serão necessários mais estudos para determinar o papel de outras formas de ventilação não invasiva e outras formas de VM consideradas protetoras na prevenção da VILI. Essa nova compreensão dos mecanismos de lesão envolvendo resposta inflamatória mediada pelas citocinas possibilitará o desenvolvimento de novas estratégias no cuidado dos recém-nascidos prematuros. / The need for intubation and mechanical ventilation (MV) in preterm infants is related to ventilator-induced lung injury (VILI) and subsequent bronchopulmonary dysplasia (BPD). Studies in animals and in humans have shown that short periods of MV are enough for the release of pro-inflammatory interleukins. Other forms of MV that regulate tidal volume avoiding volutrauma and non- invasive ventilation such as continuous positive airway pressure by nasal prongs (nCPAP) seem protective measures against VILI. These protective effects of nCPAP have not been studied in humans. Objective: To evaluate the plasma levels of interleukin (IL) - 1β , IL - 6 , IL - 8 , IL - 10 and tumor necrosis factor (TNF) - α in preterm infants as soon as established nCPAP and two hours after. Secondarily, to evaluate this inflammatory response in patients who required MV. Methods: Prospective cohort including newborns admitted with gestational age (GA) of 28-35 weeks and requiring ventilation support, excluding malformations, congenital infections, sepsis, previous surfactant use and ventilatory support need in the delivery room. Blood samples were collected at those two moments. Cytokines were described as medians and interquartile ranges (p25 - p75), and Wilcoxon test was performed. Results: 43 newborns, medium weight 1883.5 ± 580g and gestational age of 32 ± 2.4 weeks, 23 (53 %) received nCPAP as the first ventilatory mode. Preterm two hours after MV had significantly higher levels of IL - 6, TNF - α and IL - 8. The levels of IL - 6 decreased significantly two hours after nCPAP. In 15 of 22 (68 %) neonates whose mothers received antenatal corticosteroids, the median of cytokines were lower at the onset of the nCPAP, but this effect was not sustained after two hours. The use of surfactant in preterm infants in MV did not alter the inflammatory response compared to those who did not need the drug. Conclusion: we demonstrated that nCPAP presents minimal release of pro-inflammatory cytokines and may have a protective role - in this study enhanced by the use of antenatal corticosteroids. Still, MV promotes significant inflammatory response, thus stimulating nCPAP as initial less harmful ventilatory strategy to preterm greater than 28 weeks of GA with moderate respiratory discomfort. Therefore, further studies are needed to determine the role of other forms of non-invasive ventilation and other forms of MV considered protective in preventing VILI. This new understanding of injury mechanisms involving inflammatory response mediated by cytokines allows the development of new strategies in the care of premature infants.

Nesta tese apresentamos os estudos de magnetotransporte em poços quânticos largos,\\\\ estreitos e triplos em campos magnéticos baixos. Dependendo dos estudos desejados, me-\\\\dimos a magnetoresistência em regime linear e não linear e sob a aplicação de corrente AC, irradiação de microondas e em gradiente de temperatura ao longo das amostras. Relatamos a observação de efeitos não lineares de corrente alternada em oscilações magneto-inter-sub-bandas de poços quânticos triplos. A oscilação MIS em sistemas de poços quânticos individuais e duplos e também os efeitos não lineares devido à corrente contínua foram estudados antes nestes sistemas. Nossos resultados são explicados de acordo com um modelo generalizado baseado na parte de não equilíbrio da função de distribuição de elétrons. A magnetorresistência não local sob irradiação de microondas é também estudada nesta tese. Os resultados obtidos proporcionam evidências para uma corrente de estado de borda estabilizada por irradiação de microondas, devido às ressonâncias não lineares e foram descritas por um modelo baseado em dinâmica não linear e mapa padrão de Chirikov. Finalmente, observamos uma correlação estreita entre as oscilações de resistência e oscilações de tensão de arraste do fônon induzidas por irradiação de microondas em um sistema bidimensional de eletrons sob campo magnético perpendicular. A influência da resistividade de dissipação modificada por microondas na tensão de arraste do fônon perpendicular ao fluxo de fônons pode explicar nossas observações. Além disso, características nítidas observadas na tensão de arraste do fônon sugerem que os domínios de corrente associados a estes estados podem existir na ausência de condução DC externa. / In this thesis, we present the studies of magneto-transport in narrow , wide and triple quantum wells in low magnetic fields. Depending on the desired studies, we have measured the magneto-resistance both in linear and nonlinear regimes and under the application of AC current, microwave irradiation and temperature gradient along the samples. We have reported the observation of nonlinear effects of AC current on magneto-inter-sub-band oscillations (MIS) of triple quantum wells (TQWs). The MIS oscillations in single and double quantum well system and also nonlinear effects due to DC current have been studied before in these systems. Our results are explained according to a generalized model based on non-equilibrium part of electron distribution function. The nonlocal magneto-resistance under microwave irradiation is also studied within this thesis. The obtained results provide evidence for an edge-state current stabilized by microwave irradiation due to nonlinear resonances and have been described by a model based on the nonlinear dynamics and Chirikov standard map. Finally, we have observed the phonon-drag voltage oscillations correlating with the resistance oscillations under microwave irradiation in a two-dimensional electron gas in perpendicular magnetic field. The influence of dissipative resistivity modified by microwave on phonon-drag voltage perpendicular to the phonon flux can explain our observations. Moreover, sharp features observed in phonon drag voltage suggest the current domains associated with these states can exist in the absence of external DC driving.

Com clima diversificado e terras férteis, o Brasil tem vocação natural para o desenvolvimento agropecuário e todas as suas vertentes. Assim, o agronegócio é hoje a principal locomotiva da economia brasileira, representando cerca de um terço do nosso Produto Interno Bruto (PIB). Nesse contexto, o Brasil é o terceiro maior produtor de frutas do planeta, com destaque para a produção de laranjas. Particularmente, o país lidera a produção mundial de suco de laranja e conta com uma participação de 85% nas exportações deste produto. Porém, um dos principais fatores atuais que restringem os lucros e a expansão da citricultura é o controle fitossanitário. Atualmente, dentre as principais doenças podemos destacar o HLB e o cancro cítrico. Ambas, doenças bacterianas que não têm cura comprometem a produção e desenvolvimento da fruta e levam à morte da árvore. Dessa maneira, o monitoramento destas é fundamental para evitar danos aos frutos e a necessidade da erradicação de plantações inteiras. O presente trabalho avaliou o emprego das técnicas de Espectroscopia de Fluorescência Induzida por Laser (LIFS) e Espectroscopia de Emissão Óptica com Plasma Induzido por Laser (LIBS) como forma de diagnóstico destas doenças, se apresentando como uma alternativa às inspeções visuais e ao PCR utilizados atualmente. Para isso, folhas de citros in natura provenientes de plantas sadias, com HLB ou com cancro foram amostradas e medidas com ambos os sistemas. Através do sistema LIFS foi realizado um estudo de precocidade no diagnóstico do HLB. Este sistema fotônico pôde detectar a doença até 21 meses antes do aparecimento dos primeiros sintomas visuais. Foram utilizados classificadores sazonais, criados a partir de Regressão por Mínimos Quadrados Parciais (PLSR) e conjuntos de calibração previamente avaliados. Quanto ao cancro cítrico e o sistema LIFS, taxas de acerto superiores a 90% foram alcançadas nos melhores casos de validação cruzada dos dados. A diferenciação do cancro e do HLB também foi possível pela mesma técnica ao avaliar um conjunto pequeno de dados, que atingiu uma taxa de acerto de 82%. Através dos espectros obtidos pelo sistema LIBS, avaliou-se as variações nutricionais causadas na planta devido à doença. Por meio de tais variações e métodos de PLSR foi construído um modelo para o diagnóstico de HLB alcançando taxas de acerto da ordem de 75%. Em relação ao cancro cítrico e o sistema LIBS, um estudo preliminar foi realizado, e uma taxa de acerto superior a 90% foi atingida. Por fim, os resultados corroboraram com a ideia inicial de se realizar o diagnóstico do HLB e do cancro cítrico através de técnicas fotônicas. Dentre outras vantagens estas permitem uma análise rápida, in loco, sem a necessidade de preparo de amostra. Além disso, para o HLB, as técnicas fotônicas demonstraram menor sensibilidade à distribuição não homogênea da doença, quando comparada com a técnica de referência (qPCR). / The diverse climate and fertile soils make Brazil a country with a natural vocation for agricultural development. Thus, agribusiness is now the main locomotive of the Brazilian economy, accounting for about one-third of our Gross Domestic Product (GDP). In this context, Brazil is the third largest fruit producer in the world, with emphasis on the orange production. Particularly, the country leads the world production of orange juice, and with a stake of 85% in exports of this product. However, one of the main factors that restrict current profits and the expansion of citrus production is phytosanitary control. Currently, among the major diseases we highlight the HLB (Greening) and Citrus Canker, two bacterial diseases that have no cure and affect production and fruit development. Therefore, monitoring is essential to prevent damage to the fruits and the complete eradication of infected orchards. The present study evaluated the use of Laser-Induced Fluorescence Spectroscopy (LIFS) and Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) techniques as alternative diagnostic methods to visual inspection and PCR technique, currently used. For that, citrus leaves from healthy, HLB or citrus canker infected plants, were sampled and measured with both systems. Through LIFS system, a study of the HLB early diagnosis was done. This photonic system could detect the disease up to 21 months before the tree show the visual symptoms. Seasonal classifiers were used, which were designed from Partial Least Square Regression (PLSR) methods and calibration database previously acquired. Regarding citrus canker and LIFS system, success rates higher than 90% were achieved in the best cases. The differentiation between citrus canker and HLB was also possible using the same technique reaching a success rate around 82%. Through the spectrum obtained by LIBS system, it was evaluated the nutritional variations caused in the plant due to HLB, and based on these data, the diagnosis was done. The average success rate was 75%, which was achieved by PLSR model. Regarding on citrus canker and LIBS system, a preliminary study was carried out and a success rate greater than 90% was achieved. Finally, the results corroborated with the use of photonic techniques for the HLB and citrus canker diagnosis. Among other advantages, they allow rapid analysis, in loco and without the need of sample preparation. In addition, for the HLB, photonics techniques showed lower sensitivity to the non-homogeneous distribution of the disease when compared with the reference technique (qPCR).

O poli (p-fenilenevinileno), ou PPV, é um polímero de grande relevância tecnológica devido a suas propriedades eletroluminescentes, que têm sido exploradas em diodos emissores de luz orgânicos, displays flexíveis e outros dispositivos optoeletrônicos. Embora o PPV seja um material de importância para muitas aplicações, a sua síntese na nano/microescala não pode ser obtida através do método padrão, o qual utiliza o aquecimento de um polímero precursor poli (cloreto de xileno tetrahidrotiofenio) (PTHT). Este trabalho mostra como a microestruturação com pulsos de femtosegundo pode ser empregada para a síntese de PPV em regiões pré-determinadas, empregando três diferentes abordagens, permitindo uma nova metodologia para a fabricação precisa de microcircuitos poliméricos complexos, (i) na primeira abordagem, o processo de conversão é obtido pela irradiação de filmes de PTHT com pulsos laser ultracurtos em regiões previamente determinadas, o que leva ao controle espacial da formação de PPV em microescala, (ii) na segunda abordagem, microestruturas tridimensionais dopadas com PTHT foram fotopolimerizadas por absorção de dois fótons. A conversão de PTHT para PPV nestas microestruturas dopadas foi obtida após um tratamento térmico, (iii) na terceira abordagem, a transferência direta induzida por laser (LIFT) com pulsos de femtossegundos permite a deposição controlada de PPV com alta resolução espacial, fornecendo micropadrões 2D, preservando sua estrutura e propriedades ópticas. As estruturas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica de transmissão, microscopia de fluorescência e microscopia confocal de fluorescência. Suas propriedades ópticas foram analisadas através de sistemas de micro-fotoluminescência e micro-absorção implementadas em um microscópio invertido. Medidas de espectroscopia Raman, microscopia de força atômica e medidas elétricas também foram realizadas. Este trabalho mostra como a microestruturação com laser de fs pode ser explorada para a síntese de PPV em regiões pré-determinadas para fabricar uma variedade de microdispositivos, abrindo novos caminhos na optoeletrônica baseada em polímeros. / Poly(p-phenylenevinylene), or PPV, is a polymer of great technological relevance due to its electroluminescent properties, which have been exploited in organic light emitting diodes, flexible displays and other optoelectronic devices. Although PPV is a material of foremost importance for many applications, its synthesis at the nano/micro scale cannot be achieved through the standard method that uses heating of a precursor polymer poly(xylene tetrahydrothiophenium chloride)(PTHT). This work demonstrates the use of direct laser writing with femtosecond pulses to obtain the synthesis of PPV in pre-determined regions, by applying three different approaches, allowing the precise fabrication of complex polymeric microcircuits, (i) in the first approach the conversion process is achieved by irradiating PTHT films with ultra-short laser pulses in previously determined regions, which leads to the spatial control of PPV formation at microscale, (ii) in the second approach, three-dimensional microstructures doped with PTHT were photopolymerized by two photons absorption. The conversion of PTHT to PPV in these doped microstructures was obtained by a subsequent thermal treatment, (iii) in the third approach, laser-induced forward transfer (LIFT) with femtosecond pulses enables the controlled deposition of PPV with high spatial resolution, providing 2D micropatterns, while preserving its structure and optical properties. The structures were characterized by scanning electron, fluorescence, transmission and confocal fluorescence microscopies. Their optical properties were analyzed by micro-photoluminescence and micro-absorption setups assembled on an inverted microscope. Raman spectroscopy, electrical measurements and atomic force microscopy were also performed. This thesis shows the use of fs-laser writing methods for the synthesis of PPV in pre-determined regions, to fabricate a variety of microdevices, thus opening new avenues in polymer-based optoelectronics.

O estudo do fenômeno de vibrações induzidas pela emissão de vórtices, ou VIV, em risers é um tópico de grande relevância para a engenharia oceânica. Nos últimos anos, diversos resultados vêm sendo apresentados, numéricos e/ou experimentais, buscando o entendimento dos fundamentos deste fenômeno de interação fluido-estrutural, no entanto, sem um entendimento conclusivo e abrangente. Neste contexto, risers também estão sujeitos à ação de correntezas oceânicas e, consequentemente, ao fenômeno de VIV. Neste sentido, o presente estudo traz resultados de uma abordagem experimental para o entendimento do fenômeno de VIV em risers lançados em catenária, configuração que representa grande parte das geometrias adotadas em lançamentos atuais. No entanto, a realização de experimentos com risers em tanque de provas pressupõe a utilização de modelos reduzidos, o que, por si só, representa um grande desafio de pesquisa. Para tanto, desenvolveu-se uma metodologia para a modelagem de risers em escala reduzida, com foco na similaridade entre parâmetros importantes que garantam um comportamento dinâmico equivalente àquele em escala real. Foram, então, realizados experimentos de VIV com catenárias concebidas e construídas com base nesta metodologia, posteriormente ensaiadas em tanque de reboque. Para análise dos resultados, foram utilizadas técnicas como a decomposição modal, que possibilitou a comparação desses com alguns resultados da literatura, mostrando que o fenômeno de VIV na catenária se processa de maneira bastante semelhante ao identificado nos cilindros flexíveis. Além disso, a extensa base de dados experimentais apresentada e discutida nesta tese contribui para futura validação de diversos modelos matemáticos e códigos numéricos de predição do VIV em catenárias, descrevendo com detalhes inúmeros comportamentos imersos neste problema importante de engenharia. / The study of Vortex-induced vibrations in risers is a topic of great relevance in the context of ocean engineering. In recent years, several numerical and experimental results have been presented, addressing the understanding of the fundamentals of this fluid-structure interaction phenomenon, however without a conclusive and comprehensive understanding. In this context, risers are exposed to the action of ocean currents and consequently to the phenomenon of VIV. In this sense, the present study provides results of an experimental approach to understanding the VIV phenomenon on risers launched in catenary configuration, which represents much of the geometries adopted today. However, performing risers experiments in towing-tanks presupposes the use of small-scale models, which represents a major research challenge. Therefore, a methodology for modeling reduced scale risers was developed. The focus of this methodology was on the similarity between certain important parameters that guarantee an equivalent full-scale dynamic behavior. VIV experiments were then performed in the towing tank, with the designed and constructed catenary, based on this methodology. Techniques such as modal decomposition were used for the analysis of the results. This allows the comparison of the results with classical literature paradigms showing that VIV response in the catenary is close to results obtained with flexible cylinders. Furthermore, the large experimental database presented and discussed in the study may contribute to future validation of several mathematical models and numerical codes of VIV prediction in catenary risers, describing in detail several immersed behaviors in this important engineering problem.

O aumento das ocorrências de VIM em plataformas flutuantes do tipo \"spar\" e monocoluna serviu de motivação para a investigação dos fundamentos do fenômeno de VIV em cilindros com baixa razão de aspecto e pequena razão de massa. Tal investigação também foi motivada pela necessidade de se preencher lacunas de conhecimento a respeito deste assunto, articularmente por conta da escassa disponibilidade de resultados acerca do VIV em cilindros curtos, bem como pela ausência de modelo fluido que justifique os comportamentos dinâmicos conhecidos. Para o entendimento pretendido, três grupos de experimentos com cilindros dotados de razão de aspecto na faixa 0,1 <= L/D <= 2,0 foram realizados em um canal de água circulante na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, sendo: o primeiro grupo focado nos cilindros curtos estacionários; o segundo nos cilindros curtos de baixa razão de massa, 1,00 <= m* <= 4,36, e dois graus de liberdade; e o grupo final interessado no VIV em cilindros flutuantes, ou seja, razão de massa unitária e seis graus de liberdade. De uma maneira geral, a partir dos resultados aqui obtidos e das comparações com os resultados respectivamente encontrados na literatura, conclui-se que o VIV em cilindros curtos somente acontece se L/D > 0,2. Além de original, a determinação deste valor crítico também identificou outras três regiões com comportamentos fluido-dinâmicos distintos, cada qual marcada por especificidades quanto aos impactos nas amplitudes, frequências e coeficientes de força. Assim sendo, para cilindros com L/D > 2,0 a esteira de von Kármán foi a principal responsável pelas forças sustentação; fato não identificado para os cilindros com 0,5 < L/D < 2,0, onde esta mesma esteira sofreu forte contaminação das estruturas partindo da extremidade livre, principalmente aquelas com vorticidade predominante no plano vertical. Para os cilindros na faixa de 0,2 < L/D <= 0,5, apenas estas últimas estruturas foram responsáveis pelas oscilações de VIV. Finalmente, buscando compreender a origem das forças oscilatórias em cilindros com baixíssima razão de aspecto, \"end-plates\" foram aplicadas e confirmaram que o fenômeno de VIV nestes casos está relacionado à liberação de vórtices junto à extremidade livre, o que indica uma solução interessante para a mitigação do VIM de plataformas. / The increase of VIM occurrences on spar and monocolumn platforms was the motivation to study the vortex-induced vibrations of cylinders with low aspect ratio and small mass ratio under a fundamental perspective. The present work was also motivated by the small number of works in the literature dealing with VIV of cylinders with low aspect ratio, as well as by the scarce concerns about the flow models around this cylinders, which justify the dynamic behaviors observed. Aiming to better understand this problem, three groups of experiments with cylinders of 0.1 <= L/D <= 2.0 were carried out in a recirculating water channel at Escola Politécnica of University of São Paulo, as follow: firstly, the flow around stationary cylinders; secondly, VIV of cylinders with two degrees-of-freedom and 1.00 <= m* <= 4.36. finally, VIV of floating cylinder, thus six degrees-of-freedom. The works concluded that VIV occurs only for cylinders with L/D > 0.2. Besides of being original, this result was also related to the observation of three regions of aspect ratio, each of them with different behaviors of the motion amplitudes, frequency ratios and force coefficients. For cylinders with L/D > 2.0, the von Kármán wake was the mainly responsible for the oscillatory lift forces. On the other hand, the von Kármán wake was contaminated by the effects coming from the free end of cylinders with 0.5 < L/D < 2.0, mainly by the vortex structures with vorticity in the vertical plane. And for cylinders with 0.2 < L/D <=0.5, the vortex structures at the free end were predominant, thus the only one responsible for the oscillatory lift forces. Finally, in order to understand the source for oscillatory lift forces on cylinders with very low aspect ratio, end-plates were applied and confirmed that VIV in these cases is related to the vortex-shedding around the free end, which indicates an interesting solution for VIM mitigation of platforms.

A necessidade de intubação e uso de ventilação mecânica (VM) na prematuridade está relacionada à chamada lesão pulmonar induzida pela ventilação (VILI) e consequente displasia broncopulmonar (DBP). Estudos com animais e também em humanos mostraram que breves períodos de VM são suficientes para a liberação de interleucinas pró-inflamatórias. Outras formas de VM que regulam o volume-corrente evitando o volutrauma e as ventilações não invasivas como a pressão positiva contínua em via aérea por pronga nasal (CPAPn) parecem medidas protetoras ou menos lesivas para VILI. Esses efeitos protetores do CPAPn não foram ainda estudados em humanos. Objetivo: avaliar os níveis plasmáticos da interleucina (IL)-1β, IL-6, IL-8, IL-10 e fator de necrose tumoral (TNF)-α em recém-nascidos tão logo instituído CPAPn e duas horas após. Secundariamente, avaliação dessa resposta inflamatória em pacientes que necessitaram de VM. Metodologia: estudo de coorte prospectivo, incluindo recém-nascidos admitidos com idade gestacional (IG) de 28-35 semanas e necessidade de assistência ventilatória, excluindo malformações, infecção congênita, sepse, surfactante profilático e suporte ventilatório em sala de parto. Amostras de sangue coletadas nesses dois momentos. Realizada descrição das variáveis em medianas e interquartis (p25-p75), empregado Teste de Wilcoxon. Resultados: 43 recém-nascidos, médias de peso 1883,5±580g e IG 32±2,4semanas, 23 (53%) receberam CPAPn como primeira modalidade ventilatória. Pré-termos após duas horas de VM apresentaram níveis significativamente maiores de IL-6, TNF-α e IL-8. Já os níveis de IL-6 reduziram significativamente após duas horas de CPAPn. Em 15 dos 22 (68%) neonatos cujas mães receberam corticoide pré-natal, as medianas das citocinas foram menores no início do uso do CPAPn, mas esse efeito não se sustentou duas horas após. O uso de surfactante pelos prematuros em VM não alterou a resposta inflamatória em comparação aos que não necessitaram do fármaco. Conclusão: demonstramos que os RN em CPAPn apresentaram mínima liberação de citocinas pro-inflamatórias e essa modalidade pode ter um papel protetor - nesse estudo potencializado pelo uso de corticoide ante natal. Por outro lado, VM promove significativa resposta inflamatória, estimulando-se CPAPn como estratégia ventilatória inicial protetora ao prematuro maior de 28 semanas de IG com desconforto respiratório moderado. Ainda assim, serão necessários mais estudos para determinar o papel de outras formas de ventilação não invasiva e outras formas de VM consideradas protetoras na prevenção da VILI. Essa nova compreensão dos mecanismos de lesão envolvendo resposta inflamatória mediada pelas citocinas possibilitará o desenvolvimento de novas estratégias no cuidado dos recém-nascidos prematuros. / The need for intubation and mechanical ventilation (MV) in preterm infants is related to ventilator-induced lung injury (VILI) and subsequent bronchopulmonary dysplasia (BPD). Studies in animals and in humans have shown that short periods of MV are enough for the release of pro-inflammatory interleukins. Other forms of MV that regulate tidal volume avoiding volutrauma and non- invasive ventilation such as continuous positive airway pressure by nasal prongs (nCPAP) seem protective measures against VILI. These protective effects of nCPAP have not been studied in humans. Objective: To evaluate the plasma levels of interleukin (IL) - 1β , IL - 6 , IL - 8 , IL - 10 and tumor necrosis factor (TNF) - α in preterm infants as soon as established nCPAP and two hours after. Secondarily, to evaluate this inflammatory response in patients who required MV. Methods: Prospective cohort including newborns admitted with gestational age (GA) of 28-35 weeks and requiring ventilation support, excluding malformations, congenital infections, sepsis, previous surfactant use and ventilatory support need in the delivery room. Blood samples were collected at those two moments. Cytokines were described as medians and interquartile ranges (p25 - p75), and Wilcoxon test was performed. Results: 43 newborns, medium weight 1883.5 ± 580g and gestational age of 32 ± 2.4 weeks, 23 (53 %) received nCPAP as the first ventilatory mode. Preterm two hours after MV had significantly higher levels of IL - 6, TNF - α and IL - 8. The levels of IL - 6 decreased significantly two hours after nCPAP. In 15 of 22 (68 %) neonates whose mothers received antenatal corticosteroids, the median of cytokines were lower at the onset of the nCPAP, but this effect was not sustained after two hours. The use of surfactant in preterm infants in MV did not alter the inflammatory response compared to those who did not need the drug. Conclusion: we demonstrated that nCPAP presents minimal release of pro-inflammatory cytokines and may have a protective role - in this study enhanced by the use of antenatal corticosteroids. Still, MV promotes significant inflammatory response, thus stimulating nCPAP as initial less harmful ventilatory strategy to preterm greater than 28 weeks of GA with moderate respiratory discomfort. Therefore, further studies are needed to determine the role of other forms of non-invasive ventilation and other forms of MV considered protective in preventing VILI. This new understanding of injury mechanisms involving inflammatory response mediated by cytokines allows the development of new strategies in the care of premature infants.