Orientador: Jonas Contiero / Coorientador: Francisco José dos Santos / Banca: Eliana Setsuko Kamimura / Banca: Miguel Jafelicci Junior / Banca: Flávio Faria de Moraes / Banca: Luis Henrique Souza Guimarães / Resumo: As ciclodextrinas (CDs) resultam da degradação do amido por ciclodextrina glicosiltransferase (CGTases) produzidas principalmente pelo gênero Bacillus. As CDs são oligossacarídeos cíclicos capazes de formar complexos de inclusão com uma grande variedade de moléculas modificando suas características indesejadas sendo assim muito utilizadas em vários setores industriais. A linhagem bacteriana Gram-positiva e formadora de esporos nomeada como CGII foi isolada de águas residuárias de uma fábrica de farinha de mandioca em Ribeirão Bonito, São Paulo, Brasil e submetidos a estudos filogenéticos e testes bioquímicos. O planejamento composto central foi então utilizado para optimizar a composição do meio e as condições de cultivo para a produção da enzima ciclodextrina glicosiltransferase (CGTase) em frascos agitados e em biorreatores. As características físico-químicas e bioquímicas da CGTase como pH e temperatura óptima; estabilidade em temperatura e pH; a influência de substâncias; cinética enzimática e produção de ciclodextrina foram avaliadas após purificação em cromatografia de afinidade usando a β-CD como ligante. Neste trabalho também foram investigadas novas aplicações da ciclodextrina produzida pela CGTase de B. lehensis: A síntese de fases sólidas de nanopartículas de óxido de ferro magnético (Fe4O3), óxido de cobre (CuO) e prata metálica (Ago) a partir de CDs por síntese hidrotérmica, usando CDs. As nanopartículas foram caracterizadas por difração de raios-x, espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura. A enzima CGTase também foi imobilizada por ligação covalente no suporte magnetita síntetizada anteriormente, a qual foi silinalizado com 3-aminopropiltrimetilsilano e ativada com glutaraldeido. A sequência do gene 16S rRNA apresentou maior grau de similaridade com... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Cyclodextrins (CDs) are obtained from starch degradation by enzyme cyclodextrin glycosyltransferase (CGTases) produced mainly by Bacillus genus. The CDs are cyclic oligosaccharides capable of forming inclusion complexes with a wide variety of molecules, modifying their unwanted characteristics and, therefore are widely used in various industrial sectors. The bacterial strain Gram-positive and spore-forming named CGII was isolated from wastewater from a cassava mill in São Paulo, Brazil and subjected to phylogenetic studies and biochemical tests. A central composite design was then used to optimize the medium composition and culture conditions for the production of the enzyme cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase) in bioreactors. The physicochemical and biochemical proprieties of CGTase as pH and temperature optimum, stability to pH and temperature, the influence of substances, enzyme kinetics and production of cyclodextrin were evaluated after purification by affinity chromatography using β-CD as a ligand. In this work new applications of cyclodextrin produced by CGTase from B. lehensis were also investigated. The solid phase synthesis of nanoparticles magnetic iron oxide (Fe4O3), copper oxide (CuO) and metallic silver (Ag) by hydrothermal synthesis using CDs were characterized by x-ray, infrared, and scanning electron microscopy. The enzyme CGTase was also immobilized on the support by covalent bond to the synthesized magnetite, which has been silylazed with 3- aminopropil-trimetilsilano and activated with glutaraldehyde. The 16S rRNA gene sequence indicated the highest degree of similarity to strains of Bacillus genomic MLB2 lehensis (100%). The response surface methodology showed that the model for the optimization of CGTase of B. lehensis reached a good level of agreement with experimental... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-06-13T19:40:46Z No. of bitstreams: 1 EloiseCristinaDeSouzaRodrigues_TESE.pdf: 3994565 bytes, checksum: b9c31f2d2181715131a7f58b458b5b2a (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-06-16T20:54:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EloiseCristinaDeSouzaRodrigues_TESE.pdf: 3994565 bytes, checksum: b9c31f2d2181715131a7f58b458b5b2a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-16T20:54:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EloiseCristinaDeSouzaRodrigues_TESE.pdf: 3994565 bytes, checksum: b9c31f2d2181715131a7f58b458b5b2a (MD5) Previous issue date: 2017-02-03 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Nanopart?culas de ?xido de Fe t?m sido muito usadas em aplica??es biom?dicas devido a sua biocompatibilidade e biodegradabilidade. Dentre dessas aplica??es destacamos a hipertermia magn?tica para o tratamento de diversos tipos de c?nceres. Neste trabalho usamos a moagem de alta energia para a produ??o de nanopart?culas de magnetita com tamanho inferior a 70 nm. Preparamos dois grupos de amostras, o primeiro grupo apresentou as fases de magnetita e ?-Fe, composto pelas amostras S1 e S3, o segundo grupo apresentou as fases de magnetita, ?-Fe e w?stita, amostras S2 e S4. Para melhorar a dispers?o dos materiais em meio aquoso, revestimos as nanopart?culas com o surfactante ?cido oleico e o pol?mero Pluronic-F127. As propriedades estruturais e qu?micas das amostras foram analisadas atrav?s da difra??o de raios X, microscopia eletr?nica de transmiss?o e espectroscopia M?ssbauer. As propriedades magn?ticas foram estudadas atrav?s de medidas de susceptibilidade AC e de medidas de magnetiza??o em fun??o do campo e da temperatura. Das medidas M?ssbauer, para a amostra S4, observamos uma raz?o entre as ?reas dos espectros referentes aos s?tios octaedrais e tetraedrais compat?veis com a magnetita estequiom?trica. As medidas magn?ticas mostraram a transi??o de Verwey da magnetita em 120 K para os dois grupos de amostras. Atrav?s das imagens de microscopia eletr?nica, de S4, verificamos que a w?stita encontra-se depositada sobre as nanopart?culas de magnetita. O nosso estudo mostra que a presen?a da w?stita e a funcionaliza??o com ?cido oleico evitaram a oxida??o do Fe2+ presente na magnetita. O deslocamento das curvas de histerese, nas medidas feitas com a amostra resfriada em presen?a de campo magn?tico, ? atribu?do ? intera??o de troca que ocorre na interface entre a w?stita e a magnetita. As medidas de susceptibilidade AC mostraram picos caracter?sticos de paredes de dom?nio, para a amostra com duas fases, indicando que uma parcela das part?culas ? multidom?nio. Quando as nanopart?culas funcionalizadas e n?o funcionalizadas foram submetidas a um campo magn?tico alternado apresentaram uma varia??o de temperatura e 11? C e 53? C, para S3P e S1, respectivamente, e para S4 a varia??o de temperatura foi de 14? C. Os resultados indicam que as amostras t?m potencial para uso em hipertermia magn?tica. / Oxide nanoparticles have been used in several biomedical applications due to their biocompatibility and biodegradability. Among these applications, magnetic hyperthermia of tumors has been proposed as an alternative treatment of several neoplastic diseases. In this work, we have used high energy milling to produce iron oxide nanoparticles with sizes smaller than 70 nm. We have prepared two groups of samples, the first group is composed of magnetite and ?-Fe, samples S1 and S3, the second group is composed of magnetite, w?stite and ?-Fe nanoparticles, samples S2 and S4. To improve the sample?s dispersibility in aqueous medium, the samples were functionalized with oleic acid and Pluronic-F127 three-block copolymer. The structural and chemical properties of samples were studied through x-ray diffraction, transmission electron microscopy (TEM) and M?ssbauer spectroscopy. The magnetic properties were studied through AC susceptibility and DC magnetization as a function of temperature and field. From the M?ssbauer studies, for the sample S4, we observed a ratio between the areas of the spectra for the octahedral and tetrahedral compatible with stoichiometry magnetite. The magnetic measurements showed the Verwey transition at about 120 K, for the two groups of samples. From the TEM images, S4, we verified that the w?stite phase is formed on the magnetite nanoparticles. Therefore, we showed that the w?stite phase and oleic acid surfactant prevent the magnetite nanoparticles from further oxidation. The shift of hystereis loops observed in the field cooled samples is ascribed to exchange interaction between the w?stite and magnetite phases. The AC susceptibility, from S4, showed characteristic peaks of magnetite wall domains, this result indicated that a fraction of particles are multidomain. The samples were submitted to an AC magnetic field and we observed an increase in temperature of e 11? C and 53? C for samples functionalized and bare, for S1 and S4 respectively, for sample S4, the increase in temperature, was of 14? C. The combination of magnetic properties, the ability to release heat in presence of an AC, and the stability of particles in aqueous suspension suggest that these samples are good candidates for magnetic hyperthermia.

Neste trabalho foi feito um estudo do comportamento magnético de cristais líquidos liotrópicos de laurato de potássio dopados com nanopartículas de magnetita. Medidas zero-field cooling (ZFC) e field cooling (FC) com campos de 50 Oe mostram que as nanopartículas magnéticas permanecem bloqueadas a temperatura ambiente devido à presença das micelas do cristal, e apresentam um comportamento superparamagnético quando dispersas somente em água. Simulações Monte Carlo indicam que o aumento da temperatura de bloqueio das nanopartículas imersas em cristais líquidos liotrópicos pode ser obtido considerando uma forte interação, similar à de troca, entre os momentos superficiais e uma camada extra, simulando a presença das micelas. Medidas ZFC-FC e de suscetibilidade magnética permitiram determinar as temperaturas de transição entre as fases micelar isotrópica e nemática discótica. A curva de magnetização na região da fase discótica parece seguir o mesmo comportamento do parâmetro de ordem desta fase. Foram obtidos nanofios de níquel pelo processo de eletrodeposição AC em lâminas de alumina porosas para dopar cristais líquidos liotrópicos na fase isotrópica. As medidas ZFC-FC desses sistemas foram mais delicadas que as das nanopartículas devido ao baixo sinal das amostras e baixa solubilidade dos nanofios no cristal líquido. A técnica para a dissolução dos fios e dopagem dos cristais foi aprimorada, no entanto são necessários mais estudos para melhorar a estabilidade dessas amostras. / In this work we studied the magnetic behavior of potassium laurate lyotropic liquid crystals doped with magnetite nanoparticles. Zero-field cooling (ZFC) and field-cooling (FC) measurements with 50 Oe applied field showed a blocking behavior of magnetic nanoparticles at room temperature due to the micelle presence, while presenting superparamagnetic behavior when dispersed in water. Monte Carlo simulations suggest that this increase in the nanoparticles\' blocking temperature when immersed in lyotropic liquid crystals can be acquired taking into account an exchange-like strong interaction between the nanoparticles\' superficial magnetic moments and an extra layer playing the role of the micelles. ZFC-FC and magnetic susceptibility measures allowed us to find the transition temperatures between the isotropic micellar and the discotic nematic phases. The magnetization curve in the discotic phase resembles the behavior of the order parameter in that phase. We obtained nickel nanowires by AC electrodeposition in anodic porous alumina to dope lyotropic liquid crystals in the isotropic phase. The ZFC-FC measurements in those systems were more intricate given the weak magnetization of the samples and low solubility of the nanowires in the liquid crystal. We refined the technique for dissolution and doping of the crystals, but more studies are needed in order to improve the samples\' stability.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de NÃvel Superior / The magnetic nanomaterials have attracted interest in many areas due to their unique properties and a wide range of applications. One of the most used nanoparticles is magnetite, formed of an oxide of Fe +2 and Fe +3 which has a high saturation magnetization and high surface area. These properties allow the immobilization of various molecules , such as surfactants , co - polymers , drugs and enzymes for application in biomedicine , food engineering , nanochips and biocatalysts . In the present work nanobiocatalysts were produced by immobilization of CALB (Lipase B) in superparamagnetic nanoparticles functionalized with different concentrations of APTES. The structural, morphological and magnetic properties of the samples were investigated by X- ray diffraction (XRD), Spectroscopy with Fourier Transform Infrared in Region (FTIR), Thermogravimetric Analysis (TGA), adsorption/desorption of nitrogen (BET), Magnetometer Sample Vibrant (VSM), and Analysis of Catalytic Activity (Activity derivative). The XRD showed peaks crystallographic structure of spinel for magnetite in the sample. The average particle size obtained by XRD and VSM was 10nm for magnetite and 13nm for NP/ APTES. The magnetic parameters of the samples were observed by VSM and all showed superparamagnetic behavior with a decrease in the saturation magnetization of 69 emu / g of magnetite to about 35 emu / g for the complete system . TG analyzes and FTIR revealed the presence of molecules of APTES on the surface of the nanoparticle in which were found the best values of adsorption for sample NP / APTES (1:3) and this used for the immobilization of the enzyme. Was performed analysis of the hydrolytic activity of the immobilized enzyme prepared in different media concentrations of APTES. Which showed a maximum activity of 47 U / g for NP/APTES (1:3)/CALB(200). Therefore, the potential presented nanobiocatalysts formed in reactions of industrial interest. / Os nanomateriais magnÃticos tÃm atraÃdo o interesse em muitas Ãreas, devido Ãs suas propriedades Ãnicas e uma vasta gama de aplicaÃÃes. Uma das nanopartÃculas mais utilizadas à a magnetita, formada por um Ãxido de Fe+2 e Fe+3 que tem uma alta magnetizaÃÃo de saturaÃÃo e elevada Ãrea superficial. Tais propriedades permitem a imobilizaÃÃo de vÃrias molÃculas, tais como surfactantes, co-polÃmeros, drogas e enzimas para a aplicaÃÃo no campo da biomedicina, engenharia de alimentos, nanochips e biocatalizadores. No presente trabalho foram produzidos nanobiocatalisadores atravÃs da imobilizaÃÃo de CALB(Lipase B) em nanopartÃculas superparamagnÃticas funcionalizadas com diferentes concetraÃÃes de APTES. As propriedades estruturais, magnÃticas e morfologicas das amostras foram investigadas por DifraÃÃo de Raios-X (DRX), Espectroscopia na RegiÃo do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), AnÃlise TermogravimÃtrica (TGA), AdsorÃÃo/DessorÃÃo de NitrogÃnio (BET), MagnetÃmetro de Amostra Vibrante (VSM) e AnÃlise da Atividade CatalÃtica (Atividade do Derivado). O DRX mostrou picos cristalogrÃficos da estrutura de espinÃlio para a amostra de magnetita. O tamanho mÃdio das partÃculas obtidas atravÃs de DRX e VSM foi de 10nm para magnetita, 13nm para NP/APTES/CALB. Os parÃmetros magnÃticos das amostras foram observados por VSM e todos apresentaram comportamentos superparamagnÃticos com uma diminuiÃÃo na magnetizaÃÃo de saturaÃÃo de 69 emu/g da magnetita para aproximadamente 35 emu/g para o sistema completo. As anÃlises de TG e FTIR evidenciaram a presenÃa de molÃculas de APTES na superfÃcie da nanopartÃcula na qual foram encontrados melhores valores de adsorÃÃo para a amostra NP/APTES (1:3), sendo essa utilizada para a imobilizaÃÃo da enzima. Foi realizada a anÃlise de atividade hidrolÃtica da enzima imobilizada nos diferentes suportes preparados com concentraÃÃes de APTES. A qual demonstrou uma mÃxima atividade de 47 U/g para NP/APTES(1:3)/CALB(200). Por isso, o nanobiocatalisador formado apresenta potencial em reaÃÃes de interesse industrial.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE / In this work we have performed a study of the structural and magnetic properties in Fe3o4@Agx nanostructures (x=0,1,5 and 10%), synthesized by thermal decomposition (DT) and co-precipitation (CP). The samples were characterized by measurements of X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The XRD patterns indicate the presence of the Fe3o4 and Ag phase. The mean crystallites size corresponding to the Fe3o4 estimated by using the Scherrer’s equation shows that the nanostructures present not change considerable in the size after insertion of Ag for both growth methods. The TEM images obtained for DT samples reveal that the nanostructures are a like-spherical shape and average sizes of 3 nm which are in good according with size estimated by XRD. The mass loss observed in TG analysis was used to estimate the amount of organic matter present in the samples and consenquently normalize the magnetic measurements. The magnetic characterization was carried out by magnetization measurements as a function of magnetic field (MvsH) and temperature in Zero Field Cooling – Field Cooling (ZFC/FC) modes. These results indicate that the samples present superparamagnetic behavior to start 220 K. Fits of the ZFC / FC curves allowed verify that the magnetic anisotropy constant decreasing as a function of Ag-concentration. Magnetic hyperthermia measurements were performed in the samples synthesized via CP and the specific absorption rate (SAR) was estimated between 8 and 40 W / g. / Neste trabalho foi realizado um estudo das propriedades estruturais e magnéticas em nanoestruturas Fe3o4@Agx (x=0,1,5 and 10%), sintetizadas pelos métodos de decomposição térmica (DT) e de co-precipitação (CP). As amostras foram caracterizadas estruturalmente através de medidas de difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os padrões de DRX indicam a presença da fase cristalina de Fe3o4 para todas as amostras, mas nas amostras aonde foi inserida a Ag há presença de uma outra fase cristalina, ou seja, a fase da Ag. O tamanho médio dos cristalitos estimados utilizando a largura à meia altura dos picos de DRX e a equação de Scherrer, mostra que as nanoestruturas não sofreram alterações consideráveis de tamanho após o acréscimo da Ag, mesmo com o aumento da concentração de Ag para ambos os métodos. As imagens de MET obtidas para as amostras sintetizadas via DT revelam que as nanoestruturas apresentam formatos praticamente esféricos e com tamanhos médios de 3 nm, que estão de acordo com os tamanhos estimados por DRX. Análises termogravimétricas foram utilizadas para estimar as perdas de massa de orgânicos presente nas amostras e assim realizar a normalização das medidas de magnetização. A caracterização magnética foi feita através de medidas de magnetização em função do campo magnético (MvsH) e da temperatura no modo Zero Field Cooling – Field Cooling (ZFC/FC). Estas medidas indicam que as amostras apresentam um comportamento superparamagnético a partir de 220 K. A realização de ajustes nas curvas ZFC/FC permitiu verificar que a constante de anisotropia magnética diminui com a concentração de Ag. Também foram realizadas medidas de hipertermia magnética nas amostras sintetizadas via CP e através das análises foi estimada a taxa de absorção específica (SAR), com valores entre 8 e 40 W/g. / São Cristóvão, SE

No presente estudo obteve-se com sucesso o compósito zeólita:magnetita usando-se como material de partida sulfato ferroso para síntese da magnetita e cinzas leves de carvão para síntese da fase zeolítica. A zeólita foi sintetizada por tratamento hidrotérmico alcalino e as nanopartículas de magnetita foram obtidas pela precipitação de íons Fe2+ em uma solução alcalina. Uma reprodutibilidade foi alcançada na preparação de diferentes amostras do nanocompósito zeolítico. O material foi caracterizado pelas técnicas de espectrometria de Infravermelho, difratometria de raios-X de pó, fluorescência de raios-X, microscopia eletrônica de varredura com a técnica de EDS, massa especifícia e área específica e por outras propriedades físico-químicas. O compósito era constituído pelas fases zeolíticas hidroxisodalita e NaP1, magnetita, quartzo e mulita das cinzas remanescentes do tratamento alcalino e magnetita incorporada na sua estrutura. A capacidade de remoção de U(VI) de soluções aquosas sobre o compósito zeólita:magnetita foi avaliada pela técnica descontínua. Os efeitos do tempo de contato e da concentração inicial do adsorbato sobre a adsorção foram avaliados. Determinou-se o tempo de equilíbrio do sistema e foram avaliados os modelos cinéticos de pseudo-primeira ordem, pseudo-segunda ordem e o modelo de difusão intrapartícula. Um tempo de contato de 120 min foi suficiente para a adsorção do íon uranilo alcançar o equilíbrio. A velocidade de adsorção seguiu o modelo cinético de pseudo-segunda-ordem, sendo que a difusão intrapartícula não era a etapa determinante do processo. Dois modelos de isotermas de adsorção, os modelos de Langmuir e de Freundlich, também foram avaliados. O modelo de Langmuir foi o que melhor se ajustou aos dados experimentais. A partir do modelo cinético e da isoterma que melhor descreveram o comportamento do sistema foi possível calcular os valores teóricos para a capacidade máxima de adsorção do U(VI) sobre o compósito zeólita:magnetita. As capacidades máximas de remoção calculadas foram de 20,7 mg.g-1 pela isoterma de Langmuir e de 23,4 mg.g-1 pelo modelo cinético de pseudo-segunda ordem. O valor experimental obtido foi 23,3 mg.g-1. / Within this work, a magnetic-zeolite composite was successfully synthesized using ferrous sulfate as raw material for the magnetic part of the composite, magnetite, and coal fly ash as raw material for the zeolitic phase. The synthesis of the zeolitic phase was made by alkali hydrothermal treatment and the magnetite nanoparticles were obtained through Fe2+ precipitation on alkali medium. The synthetic process was repeated many times and showed good reproducibility comparing the zeolitic nanocomposite from different batches. The final product was characterized using infrared spectroscopy, powder X-ray difraction, X-ray fluorescence, scanning electron microscopy with coupled EDS. Specific mass, specific surface area and other physicochemical proprieties. The main crystaline phases found in the final product were magnetite, zeolites types NaP1 and hydroxysodalite, quartz and mulite, those last two remaing from the raw materials. Uranium removal capacity of the magnetic zeolite composite was tested using bathc techniques. The effects of contact time and initial concentration of the adsorbate over the adsorption process were evaluated. Equilibrium time was resolved and the following kinectics and difusion models were evaluated: pseudo-first order kinectic model, pseudo-second order kinectic model and intraparticule difusion model. A contact time of 120 min turned out to be enough to reach equilibrium of the adsorption process. The rate of adsorption followed the pseudo-second order model and the intraparticle diffusion didnt turned out to be a speed determinant step. Two adsorption isotherms models, the Langmuir model and the Freundlich model, were also evaluated. The Langmuir model was the best fit for the obtained experimental data. Using the best fitted adsorption isotherm and kinectic model, the theorical maximum adsorption capacity of uranium over the composite was determined for both models. The maximum removal capacity calculated was 20.7 mg.g-1 for the Langmuir isotherm and 23.4 mg.g-1 for the pseudo-second order model. The experimental value attained was 23,3 mg.g-1.

Atualmente, o desenvolvimento de nanopartículas (NPs) magnéticas vem recebendo muito interesse da comunidade científica, devido à versatilidade de aplicações, principalmente em biomedicina como diagnóstico e terapia. Para tais aplicações e desejável que as NPs apresentem comportamento superparamagnético e alta magnetização de saturação (Ms). Neste contexto, existe preferência pela utilização de NPs de óxidos de ferro (maghemita e magnetita), devido à baixa toxicidade destes, quando comparadas com as NPs metálicas. No entanto, esses materiais apresentam baixo valor de Ms, o que pelo menos limita suas aplicações. Assim, no presente trabalho foi estudados diversos métodos de obtenção de NPs magnéticas com alto valores de Ms. Desta forma, neste trabalho foram obtidas nanopartículas de carbeto de ferro com alta magnetização de saturação (Ms ≈ 121 emu g-1) via processo de decomposição térmica e com tamanho em torno de 9 nm. Ainda, na tentativa de se obter NPs de ferro metálico, foram modificados diferentes parâmetros de síntese (temperatura de reação, tempo de reação, surfactantes), ocorrendo na formação de NPs de óxido de ferro na fase magnetita com tamanho em torno de 7,5 nm e comportamento magnético das nanopartículas próximo ao superparamagnético com Ms ≈ 40 emu g-1. Apesar de não ter sido possível verificar a formação de ferro metálico, os materiais obtidos, principalmente o carbeto de ferro, se mostraram promissores para a aplicação em biomedicina. / Magnetic nanoparticles have received great attention, due to their several applications possibilities such as diagnostic and therapy in biomedicine. For these applications are required nanoparticles with superparamagnetic behavior and high saturation magnetization (Ms). In this context, iron oxides (magnetite and maghemite) have been used because of lower toxicity than metallic nanoparticles. However, these materials show lower Ms than metallic magnetic nanoparticles that affect these applications. In this way, we studied several synthetic routes in order to high Ms values. Thereby, we obtained iron carbide nanoparticles with high magnetization (Ms = 121 emu.g-1) and controlled size (around 9 nm) using thermal decomposition process. Furthermore, in order to obtain metallic iron nanoparticles, magnetite nanoparticles were obtained with controlled size around 7,5 nm and superparamagnetic behavior with Ms = 40 emu.g-1. Besides metallic iron nanoparticles have not been obtained, iron carbide nanoparticles showed high magnetization and show promising for biomedical applications.

Orientador: Marcelo Knobel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-30T18:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OrozcoHenao_JuanManuel_M.pdf: 7687296 bytes, checksum: d9aecf2d118aed0c43ab747d0dcff34c (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Nanopartículas de magnetita com diâmetros entre 5nm e 19nm sintetizadas mediante um método de decomposição térmica são apresentadas. A caracterização estrutural é feita usando diferentes técnicas experimentais como a microscopia eletrônica de transmissão (TEM), difração de raios-X e espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS) de onde são obtidos os tamanhos e a forma das nanopartículas. As propriedades magnéticas e de magneto-hipertermia das nanopartículas são estudadas para diferentes parâmetros de produção como concentração dos surfactantes, temperaturas de refluxo e atmostfera de crescimento. A dependência com a temperatura das propriedades magnéticas são analisadas dentro do marco do modelo usual do superparamagnetismo e o modelo de interação superparamagnética (ISP), de onde os parâmetros magnéticos dependentes do tamanho como anisotropia magnética (1.06x10^4 J/m^3 até 9.91x10^4 J/m^3), momento magnético por partícula (2618?B até 11500?B), temperatura de bloqueio (18K até mais de 300K) e energia de ineração dipolar magnética (0.55x10^-21 J até 5.5x10^-21 J) são inferidos. Os resultados de magneto-hipertermia foram obtidos mediante a medição da resposta térmica das nanopartículas de magnetita suspendidas em tolueno. Valores da taxa de absorção específica (SAR) são calculados experimental e teoricamente utilizando a teoria de resposta linear para um sistema superparamagnético não interagente. Valores de SAR entre 3.0W/g e 40.3W/g e a sua dependência com a frequência e o campo aplicado são apresentados. Como resultado interessante, a resposta de magneto-hipertermia para as nanopartículas de 19nm preparadas na presença de oxigênio e mais de 10 vezes maior do que nanopartículas similares mas obtidas na ausência da atmosfera de oxigênio. Também é destacada a possibilidade de prever a resposta de magneto-hipertermia num sistema de nanopartículas magnéticas mediante a obtenção dos parâmetros de caracterização magnetica e estrutural / Abstract: Magnetite nanoparticles with diameters between 5nm and 19nm synthesized by means of a thermal decomposition method are presented. Structural characterization is made by different experimental techniques such as transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction and Small Angle X-ray Scattering (SAXS) from where nanoparticles size and shape are obtained. Magnetic and magneto-hyperthermia properties of the nanoparticles are studied for different production parameters, such as surfactant concentrations, refluxing temperature and growth atmosphere. Temperature dependence of the magnetic properties are analyzed in the framework of the standard superparamagnetism model and the interacting superparamagnetic model (ISP), from where size dependent magnetic parameters for each sample such as anisotropy (1.06×10^4 J/m^3 to 9.91x10^4 J/m^3) magnetic moment per particle (2618?B to 11500?B), blocking temperature (18K to above 300K) and magnetic dipolar interaction energy on dried nanoparticle samples (0.55 × 10^?21 J to 5.5 × 10^?21 J) are inferred. Magneto-hyperthermia results are obtained by measuring the thermal response of magnetite nanoparticles dissolved in toluene. Specific absorption rate (SAR) values are theoretically and experimentally calculated by means of a linear response theory approach of a non-interacting superparamagnetic system. SAR values between 5.8W/g and 40.3W/g are reported; interestingly, the magneto-hyperthermia response for 19nm nanoparticles prepared in presence of an oxygen atmosphere is more than 10 times larger than similar particles obtained in absence of oxygen atmosphere. Also it is important to highlight the possibility to obtain the magneto-hyperthermia behavior of a magnetic nanoparticles system by knowing a priori its structural and magnetic characterization parameters / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1247647/2013 / CAPES

Memoria para optar al título de Geólogo / El yacimiento ferrífero Bronce Sur de propiedad de la Compañía Minera del Pacífico (CMP) se encuentra localizado a 75 km al sur de Vallenar, III Región de Atacama. Forma parte del Distrito Minero El Pleito, que incluye depósitos tipo Magnetita-Apatito (iron oxide apatite - IOA) pertenecientes a la Franja Ferrífera Chilena (Ruiz et al., 1965). Preliminarmente, se maneja la hipótesis que el cobalto (Co) se puede encontrar como impureza dentro de algunos sulfuros como piritas, calcopiritas, pirrotinas, etc. Debido a esto, el principal objetivo de este estudio es identificar la ocurrencia y contenido de cobalto en el yacimiento Bronce Sur y establecer una relación temporal con la mineralización de hierro (Fe) predominante en el distrito. Para lograr este objetivo, se validó con un estudio trazable desde el levantamiento geológico, revisión de sondajes y finalmente, análisis químicos a través de digestión con metaborato de litio y análisis ICP MS/OES para 10 elementos mayores, 45 menores, incluidas tierras raras, análisis mineraloquímico QEMSCAN® y cuantitativo de microsonda electrónica (EMPA) de cortes pulidos/transparentes hechos en muestras con abundante presencia de piritas. Para el manejo de datos se discriminó la mena de hierro entre maciza, brechosa y diseminada. Las piritas reconocidas en el yacimiento están fuertemente ligadas a la mineralización de Fe; se reconocieron piritas con un hábito cúbico más pulido en desmedro de otras piritas, relacionadas a la mena de alta ley de Fe, las cuales son de dimensiones menores y de color más amarillo. Las presumibles piritas cobaltíferas son más pálidas y al microscopio presentan una leve anisotropía. A partir de los resultados de los análisis químicos para muestras con Fe macizo se evidencia que la concentración promedio de cobalto es 275,5 ppm de Co. Además, se observa una correlación positiva entre cobalto y azufre, no así para elementos siderófilos como el Ni, Cr, Au, As, Mo. Los estudios de microsonda electrónica realizados a cristales de piritas indican contenidos de Cobalto de hasta 1,65 wt % con una media de 0,8 wt %. La distribución y concentración del Co es heterogénea, los peaks se dan por lo general en los bordes de los cristales, lo que permite suponer una zonación en la mineralización de Co. Además, gracias a las asociaciones minerales observadas, estas piritas enriquecidas en Co están relacionadas a un evento hidrotermal de carácter mesotermal producto de los fluidos salinos exsueltos por el enfriamiento de la fase hidrotermal en donde ocurrió la mineralización de magnetita maciza. El evento relacionado al Co presenta minerales como feldespato potásico, epidota, cuarzo, calcita, calcopirita, magnetita y menor yeso, este fue posterior a la mineralización maciza de magnetita. El evento precipitó el Co que estaba en solución para concentrarlo en piritas. Por otro lado, este metal está sustituyendo al Fe en la estructura de la pirita en concentraciones bajas. Finalmente, los resultados de este estudio confirman el rol de la pirita como un repositorio de elementos trazas. Además, entrega información útil para los estudios sobre la génesis de los depósitos IOA / CAP Minería

Magíster en Ciencias, Mención Geología. Geóloga / Los depósitos denominados de tipo magnetita-apatito o iron oxide-apatite (IOA) son una importante fuente de Fe, P y REE a nivel mundial. Sin embargo, el origen de estos depósitos sigue siendo tema de debate, en donde predominan tres teorías: una hipótesis magmática que involucra inmiscibilidad de líquidos, un origen hidrotermal por reemplazo de la roca hospedante y una teoría magmático-hidrotermal por flotación de pares magnetita-burbuja. Con el fin de dilucidar el origen de estos depósitos, el presente trabajo se centra en el estudio del yacimiento El Romeral, principal depósito tipo IOA de la IV Región, ubicado en la Franja Ferrífera de la Cordillera de la Costa. Este depósito se emplaza en andesitas de la Formación La Liga, limitado al oeste por la Diorita Romeral. La mineralización está conformada por cuerpos subverticales de magnetita maciza con intercrecimiento de actinolita, relacionados con el sistema de Falla Romeral. A través de estudios petrográficos, combinado con microscopio electrónico de barrido, análisis de microsonda electrónica y micro-Raman en inclusiones minerales se han definido y estudiado los distintos eventos de mineralización. Se define (i) un primer evento con magnetita (I), rica en inclusiones minerales, la cual presenta altos contenidos de V (~2500-2800 ppm) y Ti (~80-3000 ppm). A mayores profundidades se observan inclusiones de alta temperatura (e.g. Ti-pargasita, ilmenita y clinocloro) que van gradando a inclusiones de menor temperatura en zonas someras (e.g. α-cuarzo). Por otro lado, se define un (ii) segundo evento caracterizado por magnetita prístina, sin inclusiones (II), con altas concentraciones de V (~2300-2700 ppm) y menor contenido de Ti (~50-400 ppm). Esta misma variación termal se evidencia con la química de minerales accesorios. La presencia de cristales de actinolita con bajos #Fe, asociados a la magnetita II, sugiere una cristalización a altas temperaturas (hasta 840°C), al igual que la presencia de F-apatito, los cuales se detectaron a mayores profundidades. En contraste, a menores profundidades predominan los apatitos ricos en OH, con mayor contenido de Cl. Asimismo, mayores razones de Co:Ni (>1) se midieron en sulfuros de eventos primarios, asociados a la mineralización de magnetita II, a diferencia de menores razones Co:Ni (<0.5) asociadas a sulfuros tardíos. En vista de los resultados anteriores y de la estrecha relación temporal entre la actinolita relacionada con la mineralización (~128 Ma, 40Ar/39Ar) y la Diorita Romeral (~129 Ma, U-Pb en circones) se establece un primer evento de origen magmático, posiblemente relacionado con la cristalización de este cuerpo intrusivo, que va gradando a un sistema hidrotermal en superficie, influenciado por la acción de la Falla Romeral. / Este trabajo ha sido financiado por el proyecto FONDECYT - 1140780 y Núcleo Milenio Trazadores de Metales NC130065