In this work siloxane-polymethyl methacrylate (PMMA) hybrid materials were synthesized and doped with Eu (III) from solid europium chloride, solid europium (III) nitrate, europium chloride (III) in alcoholic solution and 3-aminopyrazine-2-carboxylate of lanthanum and europium complex. The hybrid was prepared from methyl methacrylate (MMA) and 3-methacryloxy-propyl-trimethoxysilane (MPTS), using benzoyl peroxide (BPO) as polymerization initiator. The use of the sol-gel method by acid catalysis allowed to obtain pure solid materials and doped with europium different sources with amorphous characteristics, as evidenced by the X-ray diffraction powderdata. The insertion of the europium complex in the polycrystalline matrix did not changethe structural characteristics of the samples. It was observed that the materials doped with europium in solution, showed greater adsorbed amounts of solvents and structural features that changethe spectroscopic properties. The samples containing solid salts showed similar structural features. It was observed that the average life time of the radioactive emissions increase with the heat treatment, indicating that the temperature reduces the number of suppressor luminescence groups in the coordinationenvironment oflanthanides ion and the character non monoexponentialof the decay is indicative of the presence different coordination environments. In the 29Si NMR measurementsfor samples containing alcoholic solution of europium chloride are observed monomer (RSi(OSi)(OH)2), diimeric(R-Si(OSi)2(OH)) and fully condensed (RSi(OSi)3)species,having a polycondensationdegree up to 78% . The materialsdoped with europium complex show strong luminescence, except tosamples treated at 200 ° C, which is indicative of thermal degradation of the coordination complex. It was observed that presence of solvent changedthermal stability, different heat treatments and europium sources exerted strong influence on the coordination environment of the Eu (III) ions in the organic -inorganic hybrid materials. / Neste trabalho materiais híbridos Siloxano-Polimetacrilato de metila (PMMA) foram sintetizados e dopados com íons Eu(III) provenientes de cloreto e nitrato de európio (III) sólidos, cloreto de európio (III) em solução alcoólica e complexo 3-aminopirazina-2-Carboxílato de lantânio e európio. O hibrido foi preparado a partir dometacrilato de metila (MMA) e do 3-metacriloxi-propil-trimetoxisilano (MPTS), utilizando-se como agente inicializador de polimerização o peróxido de benzoila (BPO). A utilização dametodologia de síntese sol-gel por catálise ácida possibilitou a obtenção de materiais sólidos puros e dopados com diferentes fontes de európio, com características amorfas, como ficou evidente pelos dados de difração de raios X de pó. A inserção de complexo de európiopolicristalino na matriz não alterou as características estruturais da amostra.Observou-se que os materiais que foram dopados com európio em solução, apresentaram maior quantidade de solventes adsorvidos e características estruturais que alteraram as suas propriedades espectroscópicas. As amostras dopadas com sais sólidos apresentaram características estruturais semelhantes. Observou-se que os tempos de vida médios das emissões radiativas aumentam com o tratamento térmico, o que indica que o tratamentoreduz o número de grupos supressores de luminescência no ambiente de coordenação do íon lantanídeo e o caráter não monoexponencial do decaimento é indicativo da presença de diferentes ambientes de coordenação. Pelo RMN do 29Si para as amostras dopadas com solução alcoólica de cloreto de európio são observadas espécies monoméricas(R-Si(OSi)(OH)2), diméricas(R-Si(OSi)2(OH)) e totalmente condensadas(R-Si(OSi)3) com um grau de policondensação de até 78%. Os materiais dopados com o complexo apresentam forte luminescência, exceto as amostras tratadas a 200°C, o que é indicativo da degradação térmica do complexo de coordenação. Observou-se que a presença de solvente alterou a estabilidade térmica das amostras, e que a diferentes tratamentos térmicos e a dopagem com diferentes fontes de európio influenciaram sensivelmente o ambiente de coordenação dos íons Eu(III) nos materiais híbridos orgânico-inorgânicos.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-03-21T18:21:21Z No. of bitstreams: 1 marcosrodriguesfacchinicerqueira.pdf: 6161892 bytes, checksum: a58d0d5ce0d0b333fd8a3b50155105e4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-03-22T12:39:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcosrodriguesfacchinicerqueira.pdf: 6161892 bytes, checksum: a58d0d5ce0d0b333fd8a3b50155105e4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-22T12:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcosrodriguesfacchinicerqueira.pdf: 6161892 bytes, checksum: a58d0d5ce0d0b333fd8a3b50155105e4 (MD5) Previous issue date: 2016-09-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O foco deste trabalho foi o desenvolvimento e aplicação de microreatores enzimáticos, visando sua aplicação em sistemas de análise por injeção em fluxo. Em cima disso, dois substratos poliméricos foram utilizados para a avaliação de imobilização enzimática: um à base de poli (metil metacrilato) (PMMA) e outro em uma resina do éter diglicídico do bisfenol-A (BADGE). Uma impressora à laser de CO2 foi utilizada para confeccionar os dispositivos nas dimensões desejadas. Para o sucesso da imobilização, os sistemas foram previamente tratados com polietilenoimina (PEI) visando a introdução de grupamentos funcionais reativos na superfície dos materiais de partida. Num primeiro estudo, baseado na modificação de PMMA, a ativação do material foi conseguida após tratamento dos microcanais com PEI em meio de dimetilsulfóxido (DMSO). Já no segundo caso o tratamento com PEI envolveu a simples mistura mecânica dos materiais, objetivando a cura da resina empregada. Após a ativação dos materiais com PEI, as enzimas foram imobilizadas após passagem de uma mistura de glutaraldeído (um agente espaçador) e as enzimas. Dentre as enzimas estudadas estão a glicose oxidase (GOx), a ascorbato-oxidase (AAO), a catalase (CAT), a glutamato dehidrogenase (GDH), além de um sistema híbrido baseado na imobilização simultânea das enzimas glicose oxidase (GOx) e horseradish peroxidase (HPR). A caracterização dos sistemas desenvolvidos foi feita primordialmente por meio da espectroscopia Raman. Além disso, a aplicação de alguns dos sistemas frente a amostras reais e o cálculo de parâmetros cinéticos e operacionais dos microreatores confeccionados foram reralizados. Essas avaliações foram feitas baseadas em sistemas de detecção desenvolvidos no laboratório por técnicas eletroquímicas e por espectroscopia no visível. Como grande benefício dos sistemas desenvolvidos, podem ser destacados a velocidade e a simplicidade de implementação do processo de imobilização e operação. / The focus of this work is the development and application of enzymatic microreactors aiming their application through flow injection analysis systems. On top of that, two polymeric substrates were used for the evaluation of enzyme immobilization: one based on poly (methyl methacrylate) (PMMA) and another baed on a bisphenol-A diglycidyl ether resin (BADGE). A CO2 laser printer was used to fabricate the devices at the desired dimensions. For the success of the immobilization systems have been pretreated with polyethyleneimine (PEI) in order to introduce reactive functional groups on the surface of the starting materials. In a first study, based on PMMA modification, the activation of the material was achieved after treating microchannels with PEI in dimethylsulfoxide (DMSO). In the second case, treatment with PEI involved simply a mechanical mixture of the two materials, in order to cure the resin. After activation of materials with PEI, the enzymes were immobilized after passage of a mixture of glutaraldehyde (a spacer agent) and enzymes. Among the enzymes studied are glucose oxidase (GOx), ascorbate oxidase (AAO), catalase (CAT), dehydrogenase glutamate (GDH), and a hybrid system based on the simultaneous immobilization of the enzymes glucose oxidase (GOx) and horseradish peroxidase (HPR). The characterization of the developed systems was primarily done by Raman spectroscopy. Moreover, application of some of the proposed systems to real samples and calculation of kinetic and operational parameters are presented during the study. These evaluations were made with detection systems based on electrochemical and visible spectroscopy techniques, all developed at the laboratory. One great benefit of the developed systems, are the speed and simplicity of implementation the immobilization process and operation of the devices.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:30:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-01-30 / The aim of this study was to evaluate the effect of different concentrations of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) triethyleneglycol dimethacrylate (TEGDMA) on the inhibition of matrix metalloproteinase 2 (MMP-2). Mouse gingival explants were cultured overnight in DMEM and the expression of secreted enzymes was analyzed by gelatin zymography in buffers containing 5 mM CaCl2 (Tris-CaCl2) in 50 mM Tris-HCl buffer with the addition of HEMA and TEGDMA at different concentrations (0.62, 1.25, 2.5 or 5.0% (v/v)). The gelatinolytic proteinase present in the conditioned media was characterized as matrix metalloproteinase by means of specific chemical inhibition with 0.5 mM of EDTA and 0.5 mM of NEM. The matrix metalloproteinases present in the conditioned media were characterized as MMP-2 by immunoprecipitation.The eletrophoretic bands were scanned and the transmittance values were analyzed with ImageJ software. Data was plotted and submitted to linear regression to investigate MMP-2 inhibition as a function of HEMA and TEGDMA concentration. Three major bands were detected in the zymographic assays. Those bands were characterized as MMP-2. Zymogene (72 kDa), intermediate (66 kDa) and active forms of MMP-2 (62 kDa) were inhibited by HEMA and TEGDMA in a dose-dependent way. These findings suggest that HEMA and TEGDMA could inhibit MMP-2 expression even at small concentrations. / O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito de diferentes concentrações de 2-hidroxietil metacrilato (HEMA) e trietilenoglicol dimetacrilato (TEGDMA) na inibição da metaloproteinase da matriz 2 (MMP-2). Tecidos gengivais de ratos foram incubados em DMEM e a expressão das enzimas secretadas foi analisada por zimografia em tampões de incubação contendo 5 mM de CaCl2 (Tris-CaCl2) em 50 mM de Tris-HCl com a adição de diferentes concentrações de HEMA e TEGDMA (0,62; 1,25; 2,5 e 5%) em volume. Para caracterizar as enzimas como MMPs foi realizado ensaio de inibição química específica com 0,5 mM de EDTA (um conhecido inibidor de MMPs) e 0,5 de NEM (um conhecido inibidor de proteinases serinas).Para caracterizar as enzimas como MMP-2 foi realizado o ensaio de imunoprecipitação. As bandas produzidas no gel foram escaneadas e os valores de transmitância foram analizados com o auxílio do programa ImageJ. Os resultados foram submetidos a regressão linear em função da concentração de HEMA e TEGDMA. Três bandas foram identificadas após a zimografia. Essas bandas foram caracterizadas como MMP-2. O zimogênio (72 kDa), a forma intermediária (66 kDa) e a forma ativa da MMP-2 (62 kDa) foram inibidas pelo HEMA e pelo TEGDMA de forma dose-dependente. Nossos resultados sugerem que o HEMA e o TEGDMA podem inibir a expressão da MMP-2 mesmo em pequenas concentrações.

The polymerization of methyl methacrylate (MMA) was investigated in this dissertation. Selected kinetic models from the literature were reviewed, and two new, generalized models of diffusion-limited effects (gel- and glass effects), derived from the current models were proposed and tested for bulk and solution polymerization of MMA in batch and semi-batch reactors, under isothermal and non-isothermal conditions. The newly proposed models include the capability of modeling termination by combination, radical transfer to monomer and depropagation reaction. The new and previous models were compared with experimental data of bulk and solution polymerizations of MMA, under a selection of non-steady state processes conditions (initiator and monomer feed, step changes in temperature) and compositions (initiator and chain transfer agents, regarding both type and dosages). The particular case of a non-isothermal bulk polymerization was also investigated. A simulation program (Reactormodel) was developed in Matlab, and its algorithm is provided. / Sem resumo.

Esta tese envolveu o estudo da dinâmica molecular em copolímeros em bloco compostos de poli(metacrilato de metila) (PMMA), poli(ácido acrílico) (PAA) e Poli(acrilato de chumbo) (PAPb) por técnicas de Ressonância Magnética Nuclear e de análise térmica (DSC e DMTA). Estes copolímeros em bloco foram sintetizados visando a obtenção de compostos para serem utilizados, tanto como lentes oftálmicas com maiores índices de refração, como materiais dedicados à proteção radiológica, sendo estas duas propriedades de emprego individual ou integrado. Para o estudo destes materiais, as amostras foram confeccionadas com várias composições, incluindo aquelas nas formas puras contendo apenas um bloco, resultantes da combinação de dois blocos, e as triblocos, com diferentes quantidades relativas de PAPb, variando de 1 a 40%. Para o caso do PMMA, a dinâmica molecular é bem conhecida, sendo caracterizada por uma relaxação β, que envolve mais especificamente movimentos de seus ramos laterais e que ocorre dentro de um amplo intervalo de temperatura centrado em torno da ambiente, e pela transição vítrea, que envolve, predominantemente, movimentos da cadeia principal que ocorrem para temperaturas em torno de 100oC. Devido à extensão destes dois eventos em grandes intervalos de temperatura, eles acabam se superpondo já em temperaturas abaixo de 100oC. O fato da relaxação β ocorrer para o PMMA em torno da temperatura ambiente, confere-lhe uma de suas características mais importantes, não ser quebradiço. Porém, devido à presença do grupo hidroxila no PAA, que permite a ocorrência de ligações de hidrogênio entre os diferentes ramos laterais, a relaxação β é suprimida neste material, tornando-o quebradiço e não adequado para as aplicações desejadas. No caso do copolímero tribloco, espera-se que o PAPb também possa interferir na característica mecânica final do material, em função de sua participação na dinâmica molecular do copolímero. Para este estudo foram preparadas várias amostras com diferentes quantidades relativas de PMMA, PAA e PAPb, de modo entendermos a dinâmica molecular destes materiais, individual e coletivamente, afim de selecionar os mais indicados para as aplicações tecnológicas almejadas. Para o estudo destas amostras, utilizamos tanto técnicas de análise térmica (DSC e DMTA), que fornecem, de forma relativamente rápida, dados importantes sobre a dinâmica macroscópica, quanto métodos básicos e avançados de RMN no estado sólido, que propiciam informações mais detalhadas sobre a dinâmica molecular. Estes estudos indicaram que a presença do PAA, obrigatória na rota de síntese utilizada para a inserção do PAPb, é um elemento indesejável no produto final, pois ele sempre atua na supressão da relaxação β. Adicionalmente, os dados obtidos indicaram que o PAPb, em grandes quantidades, também age na supressão desta relaxação. Embora a proposição destes novos materiais para a área oftálmica não ser muito adequada, já que a quantidade de PAPb necessária para a obtenção de amostras com bons índices de refração deve ser grande (bem acima de 5%, quando elas tornam-se quebradiças), as amostras com pequenos conteúdos de PAPb (até 5%) permitiram uma redução de até 50% dos raios-x incidentes. Finalmente, os estudos realizados por técnicas que observam detalhes da dinâmica molecular, tanto em níveis macroscópicos (DSC e DMTA), quanto moleculares (RMN), ofereceram excelentes informações básicas tanto sobre a mobilidade dos diferentes ramos que compõem os copolímeros em bloco, quanto a interação/miscibilidade entre os diferentes blocos, que afeta também a dinâmica global do sistema. / This thesis involved the study of molecular dynamics in triblock copolymers consisting of poly (methyl methacrylate) (PMMA), poly (acrylic acid) (PAA) and Poly (lead acrylate) (PAPb) by solid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and thermal analyses (DSC and DMTA). These block copolymers were synthesized in order to obtain materials not only presenting higher refractive index but also offering good radiological protection, which are useful for individual and combined applications. For the study of these materials, the samples were prepared with various compositions, including those in pure form containing only a block, resulting from the combination of two blocks, and the triblock with different relative amounts of PAPb, ranging from 1 to 40%. In the case of PMMA, the molecular dynamics is well known, characterized by a β relaxation, which involves more specifically the ester side-group dynamics occurring within a broad temperature range centered around the room temperature, and the glass transition, predominantly involving the main chain dynamics that occur for temperatures around 100oC. Due to large extension of these two dynamical events in wide temperature ranges, they merge at temperatures below 100oC. The fact that the β relaxation occurs for the PMMA around the room temperature, confers to it one of its most important features, toughness. However, due to the presence of the hydroxyl group in PAA, which allows the occurrence of hydrogen links between different branches, the β relaxation in this material is strongly suppressed, making it brittle and not suitable for the desired applications. In the case of the triblock copolymer, it is also expected that PAPb may also interfere with the mechanical properties of the final material due to its involvement in the full molecular dynamics of the copolymer. For this study, several samples were prepared with different relative amounts of PMMA, PAA and PAPb, in order to understand the molecular dynamics of these materials, individually and collectively, and select the most suitable ones for the desired technological applications. To characterize and study these samples, we employed thermal analyses (DSC and DMTA), which give quick and important data on the macroscopic dynamics, and basic and advanced solid-state NMR methods, which provide more detailed information about he molecular dynamics. These studies indicated that PAA, necessary along the synthesis route used for the insertion of PAPb in the triblock copolymers, is an undesirable element in the final product, because it is always acting on the suppression of β relaxation. Although the proposition of these new materials for the ophthalmic area is not very appropriate, since the amount of PAPb necessary to obtain good refraction indexes would be necessarily large (over 5%, when they become brittle), the samples with small amounts of PAPb (up to 5%, when they present good mechanical properties) allowed a significant reduction of about 50% of the incident x-rays. Finally, using solid-state NMR methods, including modern Exchange experiments and thermal analyses (DSC and DMTA), it was possible to understand in detail the individual and cooperative motions of the main chain and side groups. The most import result obtained indicate that, despite being important inserting PAPB and PAA in the block copolymer for improving the desired optical and x-ray shielding properties, the presence of these blocks tend to suppress the β relaxation, reducing thesample mechanical properties.

Esta tese envolveu o estudo da dinâmica molecular em copolímeros em bloco compostos de poli(metacrilato de metila) (PMMA), poli(ácido acrílico) (PAA) e Poli(acrilato de chumbo) (PAPb) por técnicas de Ressonância Magnética Nuclear e de análise térmica (DSC e DMTA). Estes copolímeros em bloco foram sintetizados visando a obtenção de compostos para serem utilizados, tanto como lentes oftálmicas com maiores índices de refração, como materiais dedicados à proteção radiológica, sendo estas duas propriedades de emprego individual ou integrado. Para o estudo destes materiais, as amostras foram confeccionadas com várias composições, incluindo aquelas nas formas puras contendo apenas um bloco, resultantes da combinação de dois blocos, e as triblocos, com diferentes quantidades relativas de PAPb, variando de 1 a 40%. Para o caso do PMMA, a dinâmica molecular é bem conhecida, sendo caracterizada por uma relaxação β, que envolve mais especificamente movimentos de seus ramos laterais e que ocorre dentro de um amplo intervalo de temperatura centrado em torno da ambiente, e pela transição vítrea, que envolve, predominantemente, movimentos da cadeia principal que ocorrem para temperaturas em torno de 100oC. Devido à extensão destes dois eventos em grandes intervalos de temperatura, eles acabam se superpondo já em temperaturas abaixo de 100oC. O fato da relaxação β ocorrer para o PMMA em torno da temperatura ambiente, confere-lhe uma de suas características mais importantes, não ser quebradiço. Porém, devido à presença do grupo hidroxila no PAA, que permite a ocorrência de ligações de hidrogênio entre os diferentes ramos laterais, a relaxação β é suprimida neste material, tornando-o quebradiço e não adequado para as aplicações desejadas. No caso do copolímero tribloco, espera-se que o PAPb também possa interferir na característica mecânica final do material, em função de sua participação na dinâmica molecular do copolímero. Para este estudo foram preparadas várias amostras com diferentes quantidades relativas de PMMA, PAA e PAPb, de modo entendermos a dinâmica molecular destes materiais, individual e coletivamente, afim de selecionar os mais indicados para as aplicações tecnológicas almejadas. Para o estudo destas amostras, utilizamos tanto técnicas de análise térmica (DSC e DMTA), que fornecem, de forma relativamente rápida, dados importantes sobre a dinâmica macroscópica, quanto métodos básicos e avançados de RMN no estado sólido, que propiciam informações mais detalhadas sobre a dinâmica molecular. Estes estudos indicaram que a presença do PAA, obrigatória na rota de síntese utilizada para a inserção do PAPb, é um elemento indesejável no produto final, pois ele sempre atua na supressão da relaxação β. Adicionalmente, os dados obtidos indicaram que o PAPb, em grandes quantidades, também age na supressão desta relaxação. Embora a proposição destes novos materiais para a área oftálmica não ser muito adequada, já que a quantidade de PAPb necessária para a obtenção de amostras com bons índices de refração deve ser grande (bem acima de 5%, quando elas tornam-se quebradiças), as amostras com pequenos conteúdos de PAPb (até 5%) permitiram uma redução de até 50% dos raios-x incidentes. Finalmente, os estudos realizados por técnicas que observam detalhes da dinâmica molecular, tanto em níveis macroscópicos (DSC e DMTA), quanto moleculares (RMN), ofereceram excelentes informações básicas tanto sobre a mobilidade dos diferentes ramos que compõem os copolímeros em bloco, quanto a interação/miscibilidade entre os diferentes blocos, que afeta também a dinâmica global do sistema. / This thesis involved the study of molecular dynamics in triblock copolymers consisting of poly (methyl methacrylate) (PMMA), poly (acrylic acid) (PAA) and Poly (lead acrylate) (PAPb) by solid-state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and thermal analyses (DSC and DMTA). These block copolymers were synthesized in order to obtain materials not only presenting higher refractive index but also offering good radiological protection, which are useful for individual and combined applications. For the study of these materials, the samples were prepared with various compositions, including those in pure form containing only a block, resulting from the combination of two blocks, and the triblock with different relative amounts of PAPb, ranging from 1 to 40%. In the case of PMMA, the molecular dynamics is well known, characterized by a β relaxation, which involves more specifically the ester side-group dynamics occurring within a broad temperature range centered around the room temperature, and the glass transition, predominantly involving the main chain dynamics that occur for temperatures around 100oC. Due to large extension of these two dynamical events in wide temperature ranges, they merge at temperatures below 100oC. The fact that the β relaxation occurs for the PMMA around the room temperature, confers to it one of its most important features, toughness. However, due to the presence of the hydroxyl group in PAA, which allows the occurrence of hydrogen links between different branches, the β relaxation in this material is strongly suppressed, making it brittle and not suitable for the desired applications. In the case of the triblock copolymer, it is also expected that PAPb may also interfere with the mechanical properties of the final material due to its involvement in the full molecular dynamics of the copolymer. For this study, several samples were prepared with different relative amounts of PMMA, PAA and PAPb, in order to understand the molecular dynamics of these materials, individually and collectively, and select the most suitable ones for the desired technological applications. To characterize and study these samples, we employed thermal analyses (DSC and DMTA), which give quick and important data on the macroscopic dynamics, and basic and advanced solid-state NMR methods, which provide more detailed information about he molecular dynamics. These studies indicated that PAA, necessary along the synthesis route used for the insertion of PAPb in the triblock copolymers, is an undesirable element in the final product, because it is always acting on the suppression of β relaxation. Although the proposition of these new materials for the ophthalmic area is not very appropriate, since the amount of PAPb necessary to obtain good refraction indexes would be necessarily large (over 5%, when they become brittle), the samples with small amounts of PAPb (up to 5%, when they present good mechanical properties) allowed a significant reduction of about 50% of the incident x-rays. Finally, using solid-state NMR methods, including modern Exchange experiments and thermal analyses (DSC and DMTA), it was possible to understand in detail the individual and cooperative motions of the main chain and side groups. The most import result obtained indicate that, despite being important inserting PAPB and PAA in the block copolymer for improving the desired optical and x-ray shielding properties, the presence of these blocks tend to suppress the β relaxation, reducing thesample mechanical properties.