A obesidade tem sido apontada como fator de risco para desenvolvimento de carcinoma de mama em mulheres pós-menopáusicas e está associada a pior prognóstico. O objetivo deste estudo foi investigar a relação entre o perfil antropométrico (índice de massa corporal e razão cintura/quadril), frequência e quantidade calórica de consumo alimentar, perfil lipídico e glicemia de jejum com os níveis séricos de adipocinas (Adiponectina e PAI-1) e moléculas de adesão (ICAM-1 e VCAM-1) em uma coorte de mulheres em rastreamento mamográfico sem câncer de mama do Núcleo Mama Porto Alegre (NMPOA). O NMPOA é um projeto de pesquisa público-privado financiado pela Associação Hospitalar Moinhos de Vento em parceria com a Secretaria Municipal de Saúde de Porto Alegre, que tem como objetivo reduzir em 20% a incidência de câncer de mama. Cento e quarenta e cinco mulheres sem câncer de mama participaram deste estudo. Todas foram submetidas à avaliação antropométrica, questionário alimentar e dosagens séricas de adipocinas e moléculas de adesão. Encontramos uma alta prevalência de fatores de risco, incluindo: 39,3% das mulheres com IMC superior a 30 kg/m2; 46,9% com hipertensão arterial; 14,5% com Diabetes Mellitus tipo 2; 31,7% com dislipidemia e 88,3% apresentaram razão cintura/quadril (RCQ) ≥ 0,8. Foi encontrada correlação linear entre os níveis séricos de PAI- 1 e triglicerídeos, entre níveis de séricos de PAI-1 e RCQ, e também correlação linear entre níveis séricos de VCAM-1 e IMC. Em resumo, a amostra de pacientes controle da coorte de prevenção de câncer de Mama do NMPA apresenta perfil de alto risco para doenças relacionadas à obesidade (76% excesso de peso) e níveis séricos dos biomarcadores (PAI-1 e VCAM-1) correlacionados com os indicadores de obesidade e sobrepeso (triglicerídeos, IMC e RCQ). / Obesity has been identified as a risk factor for developing of breast carcinoma in postmenopausal women and is associated with worse prognosis. The study aims to investigate the relationship between anthropometric profile (body mass index and waist/hip ratio), food intake frequency, lipid profile and fasting glycemia with serum levels of adipokines (Apn and PAI-1) and adhesion molecules (ICAM-1 and VCAM-1) in a cohort of women in mammographic screening without breast cancer from the Núcleo Mama Porto Alegre (NMPOA). The NMPOA is a public-private research project funded by the Associação Hospitalar Moinhos de Vento in partnership with the Porto Alegre City Health Department, which aims to reduce by 20% the incidence of breast cancer. One hundred and forty-five women without breast cancer participated in this study. All underwent anthropometric assessment, dietary questionnaire and serum adipokines and adhesion molecules. We found a high prevalence of risk factors in our sample, including 39.3% of women with a BMI above 30 kg/m2; 46.9% had hypertension; 14.5% had type 2 diabetes mellitus, 31.7% had dyslipidemia and 88.3% of women had waist/hip ratio (WHR) an index ≥ 0,8. Linear correlation was found between serum of PAI-1 and triglycerides between levels of serum of PAI-1 and WHR and also linear correlation between serum of VCAM-1 and BMI. In short, the control sample of the NMPA breast cancer prevention cohort presents a high risk profile for obesity-related diseases (76% of overweight or obesity) and serum biomarcadores (PAI-1 e VCAM-1) correlated with indicators of obesity and overweight (triglycerides, BMI, WHR).

A obesidade tem sido apontada como fator de risco para desenvolvimento de carcinoma de mama em mulheres pós-menopáusicas e está associada a pior prognóstico. O objetivo deste estudo foi investigar a relação entre o perfil antropométrico (índice de massa corporal e razão cintura/quadril), frequência e quantidade calórica de consumo alimentar, perfil lipídico e glicemia de jejum com os níveis séricos de adipocinas (Adiponectina e PAI-1) e moléculas de adesão (ICAM-1 e VCAM-1) em uma coorte de mulheres em rastreamento mamográfico sem câncer de mama do Núcleo Mama Porto Alegre (NMPOA). O NMPOA é um projeto de pesquisa público-privado financiado pela Associação Hospitalar Moinhos de Vento em parceria com a Secretaria Municipal de Saúde de Porto Alegre, que tem como objetivo reduzir em 20% a incidência de câncer de mama. Cento e quarenta e cinco mulheres sem câncer de mama participaram deste estudo. Todas foram submetidas à avaliação antropométrica, questionário alimentar e dosagens séricas de adipocinas e moléculas de adesão. Encontramos uma alta prevalência de fatores de risco, incluindo: 39,3% das mulheres com IMC superior a 30 kg/m2; 46,9% com hipertensão arterial; 14,5% com Diabetes Mellitus tipo 2; 31,7% com dislipidemia e 88,3% apresentaram razão cintura/quadril (RCQ) ≥ 0,8. Foi encontrada correlação linear entre os níveis séricos de PAI- 1 e triglicerídeos, entre níveis de séricos de PAI-1 e RCQ, e também correlação linear entre níveis séricos de VCAM-1 e IMC. Em resumo, a amostra de pacientes controle da coorte de prevenção de câncer de Mama do NMPA apresenta perfil de alto risco para doenças relacionadas à obesidade (76% excesso de peso) e níveis séricos dos biomarcadores (PAI-1 e VCAM-1) correlacionados com os indicadores de obesidade e sobrepeso (triglicerídeos, IMC e RCQ). / Obesity has been identified as a risk factor for developing of breast carcinoma in postmenopausal women and is associated with worse prognosis. The study aims to investigate the relationship between anthropometric profile (body mass index and waist/hip ratio), food intake frequency, lipid profile and fasting glycemia with serum levels of adipokines (Apn and PAI-1) and adhesion molecules (ICAM-1 and VCAM-1) in a cohort of women in mammographic screening without breast cancer from the Núcleo Mama Porto Alegre (NMPOA). The NMPOA is a public-private research project funded by the Associação Hospitalar Moinhos de Vento in partnership with the Porto Alegre City Health Department, which aims to reduce by 20% the incidence of breast cancer. One hundred and forty-five women without breast cancer participated in this study. All underwent anthropometric assessment, dietary questionnaire and serum adipokines and adhesion molecules. We found a high prevalence of risk factors in our sample, including 39.3% of women with a BMI above 30 kg/m2; 46.9% had hypertension; 14.5% had type 2 diabetes mellitus, 31.7% had dyslipidemia and 88.3% of women had waist/hip ratio (WHR) an index ≥ 0,8. Linear correlation was found between serum of PAI-1 and triglycerides between levels of serum of PAI-1 and WHR and also linear correlation between serum of VCAM-1 and BMI. In short, the control sample of the NMPA breast cancer prevention cohort presents a high risk profile for obesity-related diseases (76% of overweight or obesity) and serum biomarcadores (PAI-1 e VCAM-1) correlated with indicators of obesity and overweight (triglycerides, BMI, WHR).

A obesidade tem sido apontada como fator de risco para desenvolvimento de carcinoma de mama em mulheres pós-menopáusicas e está associada a pior prognóstico. O objetivo deste estudo foi investigar a relação entre o perfil antropométrico (índice de massa corporal e razão cintura/quadril), frequência e quantidade calórica de consumo alimentar, perfil lipídico e glicemia de jejum com os níveis séricos de adipocinas (Adiponectina e PAI-1) e moléculas de adesão (ICAM-1 e VCAM-1) em uma coorte de mulheres em rastreamento mamográfico sem câncer de mama do Núcleo Mama Porto Alegre (NMPOA). O NMPOA é um projeto de pesquisa público-privado financiado pela Associação Hospitalar Moinhos de Vento em parceria com a Secretaria Municipal de Saúde de Porto Alegre, que tem como objetivo reduzir em 20% a incidência de câncer de mama. Cento e quarenta e cinco mulheres sem câncer de mama participaram deste estudo. Todas foram submetidas à avaliação antropométrica, questionário alimentar e dosagens séricas de adipocinas e moléculas de adesão. Encontramos uma alta prevalência de fatores de risco, incluindo: 39,3% das mulheres com IMC superior a 30 kg/m2; 46,9% com hipertensão arterial; 14,5% com Diabetes Mellitus tipo 2; 31,7% com dislipidemia e 88,3% apresentaram razão cintura/quadril (RCQ) ≥ 0,8. Foi encontrada correlação linear entre os níveis séricos de PAI- 1 e triglicerídeos, entre níveis de séricos de PAI-1 e RCQ, e também correlação linear entre níveis séricos de VCAM-1 e IMC. Em resumo, a amostra de pacientes controle da coorte de prevenção de câncer de Mama do NMPA apresenta perfil de alto risco para doenças relacionadas à obesidade (76% excesso de peso) e níveis séricos dos biomarcadores (PAI-1 e VCAM-1) correlacionados com os indicadores de obesidade e sobrepeso (triglicerídeos, IMC e RCQ). / Obesity has been identified as a risk factor for developing of breast carcinoma in postmenopausal women and is associated with worse prognosis. The study aims to investigate the relationship between anthropometric profile (body mass index and waist/hip ratio), food intake frequency, lipid profile and fasting glycemia with serum levels of adipokines (Apn and PAI-1) and adhesion molecules (ICAM-1 and VCAM-1) in a cohort of women in mammographic screening without breast cancer from the Núcleo Mama Porto Alegre (NMPOA). The NMPOA is a public-private research project funded by the Associação Hospitalar Moinhos de Vento in partnership with the Porto Alegre City Health Department, which aims to reduce by 20% the incidence of breast cancer. One hundred and forty-five women without breast cancer participated in this study. All underwent anthropometric assessment, dietary questionnaire and serum adipokines and adhesion molecules. We found a high prevalence of risk factors in our sample, including 39.3% of women with a BMI above 30 kg/m2; 46.9% had hypertension; 14.5% had type 2 diabetes mellitus, 31.7% had dyslipidemia and 88.3% of women had waist/hip ratio (WHR) an index ≥ 0,8. Linear correlation was found between serum of PAI-1 and triglycerides between levels of serum of PAI-1 and WHR and also linear correlation between serum of VCAM-1 and BMI. In short, the control sample of the NMPA breast cancer prevention cohort presents a high risk profile for obesity-related diseases (76% of overweight or obesity) and serum biomarcadores (PAI-1 e VCAM-1) correlated with indicators of obesity and overweight (triglycerides, BMI, WHR).

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Os artrópodes constituem o grupo mais diverso do Reino Animal, apresentando uma distribuição muito ampla nos ecossistemas e habitats. O fato de esses animais terem mudado muito pouco durante sua evolução e estarem bem adaptados aos ambientes inóspitos e com uma alta presença de microorganismos patogênicos, torna interessante a realização de estudos sobre o seu sistema imunológico. Parte importante deste sistema são os peptídeos antimicrobianos, que controlam a invasão dos diferentes patógenos. Estas moléculas não só podem fornecer informação sobre o sistema imune e o funcionamento deste, como também pode ajudar a buscar alternativas nas lutas contra as doenças infecciosas. Sendo assim, se torna interessante a purificação e a caracterização dos peptídeos antimicrobianos presentes nesses animais como também o conhecimento do funcionamento de seu sistema imune. Neste trabalho foram utilizadas duas espécies da ordem quilópoda: Scolopendra viridicornis e Otostigmus cavalcanti como modelo experimental. Foi avaliada a presença de moléculas bioativas na hemolinfa (plasma e hemócitos) e no extrato total do corpo, bem como a produção destas moléculas após o animal receber um estímulo ou injúria. Foi observada a presença de diferentes frações com atividade antimicrobiana na hemolinfa (plasma e hemócitos) e no extrato total de animais desafiados e não desafiados em Otostigmus cavalcanti, apresentando um aumento na atividade antimicrobiana nos animais do grupo estimulado. O que pode significar que algumas das moléculas antimicrobianas estão presentes constitutivamente no animal enquanto outras precisam de um estímulo para ser expressas. No plasma de S. viridicornis foram observadas diferentes frações com atividade antimicrobiana, observando-se atividade contra a bactéria Gram-negativa E coli e contra a levedura C. albicans. No entanto, nos hemocitos, diferentes frações apresentaram atividade somente contra a bactéria Gram-positiva M. luteus. Na porção hidrofóbica do extrato total do corpo de S. viridicornis também foram observadas diferentes frações com atividade antimicrobiana. No material eluído em 5% de ACN, por análise de ESI-MS de uma fração com atividade contra M. luteus foram observadas duas moléculas com massa molecular baixa (848,49 e 861,94 Da). Ainda no extrato total da fração hidrofóbica foram observadas duas moléculas que se apresentaram puras. A primeira destas mostrou uma massa molecular de 1,7 kDa mas ainda não foi caracterizada. Enquanto a segunda evidenciou um peptídeo de 925,4658 Da e cuja estrutura primaria apresentou um composto de 8 resíduos de aminoácidos (RYPAVGYT). Esta molécula foi nomeada Lacraina. Entretanto na porção hidrofílica do extrato total de S. viridicornis e de Otostigmus cavalcanti foram observadas frações de baixa massa molecular com atividade antiparasítica contra Leishmania amazonensis e Trypanosoma brucei e antibacteriana contra E. coli e M. luteus. Também nesta fração foi observada uma molécula semelhante à Gomesina um peptídeo antimicrobiano da aranha caranguejeira Acanthoscurria gomesiana. A análise e caracterização desta molécula ainda esta em progresso. / Arthropods constitute the most diverse group in the Animal Kingdom, representing a very wide distribution in different ecosystems and habitats. The fact that these animals have changed very little during their evolution and that theyre well adapted to harsh environments with a high presence of pathogenic microorganisms, makes it interesting to conduct studies on their immune system. An important part of these systems are antimicrobial peptides that control the invasion of various pathogens. These molecules not only provide us with information on their immune system and its functioning, but can also help us find alternatives in the struggle against infectious diseases. Therefore, the purification and characterization of antimicrobial peptides present in these animals becomes important, as well as gaining knowledge on how their immune systems work. In this work two specimens of the Chilopoda order, Scolopendra viridicornis and Otostigmus cavalcanti, were used as an experimental model for the characterization of bioactive molecules present in the hemolymph and total body extract as well as the production of these molecules after stimulating or injuring the animal. The presence of different fractions with antimicrobial activity in the hemolymph (plasma and hemocytes) and the total body extract of defied and not defied animals in Otostigmus cavalcanti was observed. Presenting an increase in the antimicrobial activity in the stimulated group of animals, this could mean that some of the antimicrobial molecules are constitutively present in the animal, while others need to be induced to be expressed. In the plasma of S. viridicornis different fractions with antimicrobial activity and with activity against the Gram-negative bacteria E coli and against the C. albicans yeast were observed. Notwithstanding, in the hemocytes, there are different fractions that presented activity only against the Gram-positive M. luteus bacteria. In the hydrophobic portion of the total extract of the S. viridicorniss body, different fractions with anti-microbial activity were also observed. In the 5% ACN eluted material, by an ESI-MS analysis of a fraction with activity against M. luteus two molecules with low molecular mass (848.49 and 861.94 Da) were present and two pure molecules were observed in the total extract of the hydrophobic fraction. The first one presented a molecular mass of 1.7 kDa that remains to be characterized. The second one was a 925.4658 Da peptide, whose primary structure presented a compound of 8 amino acid residues (RYPAVGYT). This molecule was named Lacrain. However, in the hydrophilic portion of the total extract of S. viridicornis and O. cavalcanti low molecular mass fractions with antiparasitic activity against Leishmania amazonensis and Trypanosoma brucei as well as antibacterial activity against E. coli and M. luteus were observed. Also in this fraction a molecule similar to Gomesin, an antimicrobial peptide from the spider Acanthoscurria gomesiana. was present. The analysis and characterization of this molecule is still in progress.

A espectroscopia de molécula única (SMS) é uma poderosa técnica para entender como a conformação da cadeia polimérica é modificada por superfícies e interfaces. No presente trabalho, a interação substrato-polímero foi modificada pela alteração da carga superficial do substrato pela modificação do caráter hidrofóbico-hidrófilico da superfície do substrato. A conformação planar / não planar assumida pelo poli (9,9 dioctilfluoreno) (PFO) foi utilizada para acessar os efeitos de substratos e inter-cadeias sobre a conformação do polímero. Usamos a combinação de diferentes tratamentos para alterar superfícies de quartzo inerte de super hidrofílico (ângulo de contato ∼ 0°) para hidrofóbico (ângulo de contato ∼ 80°) quase continuamente. As películas ultrafinas de polímero (<10 nm) e moléculas isoladas podem ser depositadas em diferentes superfícies do substrato por técnica de revestimento por centrifugação de forma controlada, que permitiu a investigação de processos foto físicos a um nível molecular único. Utilizou-se três técnicas espectroscópicas para caracterizar tais filmes ultrafinos, a saber: microscopia de fluorescência confocal equipada com imagens de fluorescência espectral, espectroscopia de absorção UV / Vis e espectroscopia de fotoluminescência dependente da temperatura. As propriedades de emissão e eficiência de filmes de PFO ultrafinos são fortemente afetadas pela presença da interface do substrato. No caso de uma única cadeia de PFO, a fase planar (energia mais baixa) é induzida pela forte interação superfície-polímero no caso da superfície hidrofílica carregada. Além disso, esta interação pode ser fortemente perturbada ou inteiramente destruída por interações entre cadeias. / Single molecule spectroscopy (SMS) is a powerful technique to understand how polymeric chain conformation is modified by surfaces and interfaces [1]. In the present work, substrate-polymer interaction was modified by changing substrate superficial charge by the modification of the hydrophobic-to-hydrophilic character of the substrate surface or by the deposition of charged self-assembling monolayers or polyelectrolytes as well. The planar/non-planar conformation assumed by poly (9,9 dioctylfluorene) (PFO) was used to access the effects of substrates and interchain interactions on the polymer conformation [2]. We used the combination of dif-ferent treatments to change inert quartz surfaces from superhydrophylic (contact angle ∼ 0°) to hydrophobic (contact angle ∼ 80°) almost continuously. Polymer ultrathin films (<10 nm) and isolated chains can be deposited on different substrate surface by spin-coating technique in a controlled way that allowed the investigation of photophysical processes at a single molecular level. We employed three spectroscopic techniques to characterize such ultrathin films, namely: confocal fluorescence microscopy equipped with spectral facilities, UV/Vis absorption spectroscopy and temperature dependent photoluminescence spectroscopy. The emission properties and efficiency of ultrathin PFO films are strongly affected by presence of the inert substrate interface. In the case of single PFO chain, the planar phase (lower energy) is induced by the strong surface-polymer interaction in the case of charged hydrophilic surface. Moreover, this interaction can be strongly perturbed or entirely disrupted by interchain interactions.

Nesta tese foi estudado o espalhamento Raman intensificado pela superfície (SERS) em regime de detecção de uma molécula em eletrodo de prata ativado por ciclos de oxidação e redução. Neste regime, de baixas concentrações, são observadas intensas flutuações de intensidade SERS as quais foram controladas neste substrato pela aplicação de potencial ao eletrodo, o que foi associado a alterações na concentração de moléculas adsorvidas na superfície do eletrodo. Além da dependência com o potencial aplicado, foram estudadas através de simulações Monte Carlo, a contribuição nestas flutuações da constante de adsorção das moléculas, do número de \"hot spots\" (regiões de altas intensificações SERS) e do tipo de \"hot spot\" (em termos de eficiência para detecção de espectros de uma molécula). Através destas simulações foram verificadas flutuações de intensidade muito semelhantes às observadas experimentalmente. Além das flutuações de intensidade foram também observadas flutuações de intensidades relativas, como por exemplo, das relações de intensidades anti-Stokes/Stokes, as quais foram interpretadas segundo um modelo de ressonância, através do qual foi possível estimar as energias de ressonância nos \"hot spots\". Alguns dos resultados indicaram a contribuição de ressonâncias finas, as quais foram interpretadas como resultado de interferências entre ressonâncias de plasmon de superfície. Interferências como estas foram demonstradas através de simulações pelo método DDA (\"Discrete Dipole appoximation\") em modelos simples de \"hot spots\" formados por nanobastões de Au. / In this thesis it was studied surface-enhanced Raman scattering (SERS) at single-molecule detection on Ag electrode activated by oxidation and reduction cycles. At this low concentration limit it was observed strong SERS intensity fluctuations that were controlled by the applied potential to the electrode and this control was associated to changes in surface concentration of adsorbed molecules. Furthermore, it was studied through Monte Carlo simulations the influence of adsorption constant, number of \"hot spots\" (regions of high SERS enhancements) and type of \"hot pot\" (in terms of efficiency for single-molecule detection). With such simulations, it was verified fluctuations of SERS intensities very similar to experimental observations. Besides absolute intensity fluctuations, we also observed fluctuations of relative intensities as, for instance, the. anti-Stokes to Stokes intensity ratios. These fluctuations were interpreted according to a resonance model, which made possible the estimative of resonance energies at the SERS \"hot spots\". Some of these results indicated the existence of sharp resonances that were interpreted as a result of interferences among surface plasmon resonances, which were demonstrated through DDA (Discrete Dipole Approximation) simulations in simple models of \"hot spots\" formed by Au nanorods

Como a imunoproteção na Paracoccidioidomicose (PCM) é principalmente mediada por células T, investigamos o impacto da deficiência de CD28, molécula co-estimulatória de linfócitos T, na gravidade da infecção primária e secundária pelo Paracoccidioides brasiliensis. Quando comparados a camundongos C57Bl/6 normais (WT), camundongos CD28-deficientes (CD28KO) apresentaram infecção mais grave associada à produção diminuída de anticorpos e citocinas. Além disso, a pré-imunização de animais deficientes e normais resultou em imunoproteção equivalente. Inesperadamente, a sobrevida de animais CD28KO foi significativamente maior que a dos WT, apesar da sua elevada carga fúngica tecidual. Em conclusão, nosso trabalho mostrou que a deficiência de CD28 resulta em PCM mais grave, porém não letal, associada a resposta imune deficiente. Além disso, verificamos que carga fúngica elevada, na ausência da imunidade adaptativa efetora, não ocasiona diminuição de sobrevida, revelando que a resposta imune na PCM pode tanto proteger como ser deletéria aos hospedeiros. / As immunoprotection in Paracoccidioidomycosis (PCM) is mainly mediated by T cells, and CD28 is a costimulatory molecule for T lymphocytes, we investigated the influence of CD28 deficiency in primary and secondary PCM. Compared with normal C57BL/6 mice, CD28-deficient (CD28KO) mice developed a more severe infection associated with impaired antibody and cytokine production. In addition, CD28KO and WT mice previously immunized by the s.c. route developed equivalent immunoprotection when challenged by the pulmonary route. Interestingly, CD28KO mice presented increased mean survival time despite their elevated fungal loads in the lungs. In conclusion, our work showed, for the first time, that CD28-deficiency results in more severe, but not overwhelming, PCM. Furthermore, in the absence of effector adaptative immunity, elevated fungal loads do not cause lethal infections, revealing the protective and deleterious effects of immune responses to Paracoccidioides brasiliensis infected hosts.

A técnica de ressonância ciclotrônica de íons permite aprisionar numa cela adequada íons produzidos por impacto de elétrons sobre um gás a baixa pressão (10-7 - 10-4 Torr) . Os íons são mantidos na cela por tempos de 3 a 10 ms e dessa maneira podem reagir com moléculas neutras do gás do qual provém ou, de algum outro gás introduzido no espectrômetro. Resultam dessas reações produtos iônicos, que frequentemente foram observados reagirem novamente com moléculas neutras, dando origem a íons terciários. Todos os íons são detectados pela potência que absorvem de um campo de rádio-frequência conveniente, podendo ser registrado um espectro, no qual cada íon é caracterizado por sua massa, sendo a intensidade do pico correspondente proporcional à corrente iônica parcial do lon na cela. Contudo, a situação é tal que íons de massa maior permanecem por tempos mais longos na cela, de modo a reagirem em maior extensão e absorverem maior potência do oscilador de rádio-frequência. Essa discriminação de massa precisa ser levada em conta ao interpretar os espectros de ressonância ciclotrônica de íons e, para esclarecer a natureza das correções necessárias, as principais equações que descrevem o movimento dos íons na cela foram deduzidas e discutidas na primeira parte deste trabalho. Tais equações sugerem urna série de experiências, que tornam a espectroscopia de ressonância ciclotrônica de íons uma técnica muito versátil. Estas experiências foram todas apresentadas na primeira parte, devendo-se salientar a experiência de ressonância dupla, que permite identificar de maneira inequívoca o precursor de algum produto iônico, a experiência de ejeção de íons, que permite remover seletivamente um íon de dada espécie da cela, além de experiências que visam a obtenção de constantes de velocidade de reações de íons com moléculas. É justamente esta última grandeza mencionada, a saber, a constante de velocidade de uma reação, a que pode ser com parada com valores calculados a partir de modelos teóricos. Esses modelos baseiam-se em sua maioria na interação do íon, considerado como carga puntiforme, com a molécula neutra de certa polarizabilidade e momento dipolar (modelo de polarização) ou, na fragmentação de um complexo intermediário (modelos estatísticos). Os aspectos teóricos das reações entre íons e moléculas em fase gasosa foram analisados e os modelos mencionados, discutidos, além de modelos chamados \"diretos\" mais apropriados para comparações com resultados de experiências de feixes iônicos. A espectroscopia de ressonância ciclotrônica de íons foi utilizada para o estudo de reações de acilação em cetonas, reações bastante gerais (foi verificado que ocorrem também em outros sistemas carbonílicos) e que podem ser representadas pela equação RCOR\'+ + RCOR\' &#8594; RCO+ (RCOR\') + R\'. Estudos de variação das correntes iônicas relativas de todos os íons das cetonas, em função da pressão de cetona neutra, possibitaram a dedução de um mecanismo de formação desses íons acilados. Os resultados estão de acordo com um esquema no qual esse produto é formado pela fragmentação de um dímero intermediário, para o qual se supõe existirem condições de estado estacionário. Esta fragmentação se dá de maneira análoga à fragmentação dos íons moleculares de cetonas em espectroscopia de massa usual, tratando-se então de uma fragmentação induzida por uma espécie neutra. A pressões elevadas, nas quais o dímero pode sofrer colisões não-reativas e relaxar o excesso de energia interna, o mesmo é estabilizado, fornecendo um pico no espectro. Cetonas de polarizabilidade maior têm uma afinidade maior para o grupo acila; isto foi concluído, quando foram observadas reações de transferência de grupos acila, como por exemplo a transferência de CH3CO+ da cetona para a butanona num sistema formado pela mistura dessas duas cetonas. Estudos de basicidade relativa de álcoois, ácidos, ésteres e cetonas revelaram que há uma relação de proporcionalidade entre a basicidade desses compostos e seu potencial de ionização. Isto havia sido mostrado anteriormente para o caso das aminas, por outros pesquisadores. O conhecimento da basicidade de álcoois, ácidos e ésteres permitiu analisar reações de esterificação e transesterificação sob o ponto de vista termoquímico. Trata-se de reações entre moléculas protonadas das espécies mencionadas, que podem ser consideradas análogas às reações catalisadas por ácidos em solução. O fato de uma reação ser exotérmica não significa que ela ocorra. Assim, foi observado que ácido fórmico não é esterificado por metanol ou etanol nas condições reinantes numa cela de ressonância ciclotrônica de íons, enquanto quê ácido acético o é. A ordem relativa de basicidades em fase gasosa foi determinada como sendo HCOOH < ( CH30H < C2H5OH < CH3COOH. Dessa maneira os resultados estão de acordo com um ataque nucleófilo por parte do álcool no ácido protonado; porém, se este é menos básico que o álcool, ocorre a transferência de próton e não a esterificação. Reações de transesterificação não foram observadas de maneira alguma, mas uma outra reação entre ésteres e álcoois foi encontrada e que pode ser exemplificada pela equação (CH3)2CHOH2+ + HCOOC3H7 &#8594; HCO2(C3H7) (C3H7)+ + H2O. Esta reação só se dá com álcoois capazes de produzir íons de carbônio mais estáveis que os primários; portanto metanol e etanol não reagem. O produto formado pode fragmentar novamente O que revelou que o grupo alquila proveniente do álcool retém um excesso de energia na sua ligação, pois na decomposição é esta a ligação que rompe. Em todos estes estudos, isto é, nos de acilação de cetonas e de esterificação, bem como nos estudos de basicidade, foi sempre salientada a importância de examinar essas reações em fase gasosa, pelo fato de serem reações mais simples, uma vez que se dão na ausência de solventes e portanto revelarem propriedades intrínsecas das espécies envolvidas. Finalmente foram descritas algumas modificações realizadas no espectrômetro de ressonância ciclotrônica de íons, para poder operá-lo de forma pulsada. Com isso é possível manter os íons por tempos maiores na cela (500 ms) e, o que é mais importante, esses tempos podem ser definidos com grande precisão, o que torna viável a obtenção de resultados quantitativos (constantes de velocidade de reação) melhores. / Ions can be trapped for times as long as 10 ms by the combined action of magnetic and electric fields in the cell of an ion cyclotron resonance spectrometer. Despite the low operating pressure (10-7 - 10-4 Torr), the ions experience many collisions during this time, some of which may be reactive, leading to product ions. The ion cyclotron resonance spectrum thus displays a series of peaks corresponding to the various primary, secondary, and eventually tertiary ions; the peak heights, after suitable mass correction, yield ion currents. The double resonance technique allows one to establish unambiguously the precursor ions of a given product ion, by accelerating the suspected reagent ions and examining the effect on the product ion. Ions can also be selectively ejected from the cell. These techniques, which were described in this thesis after an outline of the basic principles of ion cyclotron resonance spectroscopy, allow, one to unravel the gaseous ion chemistry in any chemical system. Rate constants of ion-molecule reactions can be determined by ion cyclotron resonance spectroscopy. The necessary equations, based on the equations relating measured peak intensities to ion currents, were derived and their limitations, as well as those of the experimental procedures for obtaining the input parameters for the expressions, were discussed. Rate constants can also be calculated theoretically and there are a few microscopic models which treat the collision of an ion with a polarizable neutral molecule (polarization model) or the unimolecular fragmentation of an intermediate complex (statistical models). Direct models, although more suitable for comparison with results from beam experiments, were presented together with the above mentioned models, and their importance for the interpretation of the basic aspects of ion-molecule chemistry was discussed. The ion cyclotron resonance spectrometer was used to study an acylation reaction in ketones, which seems to be general for carbonyl compounds. RCOR\'+ + RCOR\' &#8594; RCO+ (RCOR\') + R\'. Pressure plots of the ion currents in ketones allowed us to propose a mechanism according to which the acylated ketones are formed by the fragmentation of an excited dimer ion, in a fashion analogous to the fragmentation of ketone parent ions in ordinary mass spectroscopy. Steady state conditions prevail for the excited dimer, which can be stabilized at pressures high enough for the ion to collide with a neutral in a time short compared to his life time, thus relaxing excess energy. The acyl group can be transferred from a ketone of lower polarizability to one of higher polarizability; thus CH3CO+ is for instance transferred from acetone to butanone in a mixture of these two compounds, as detected by double resonance. Relative proton affinities of alcohols, acids, esters, and ketones were determined and the results are in agreement with the assumption of constant hydrogen affinity within a homologous series, as has been shown previously for the case of amines by others. Of particular interest is the following order of proton affinities: HCOOH < ( CH30H < C2H5OH < CH3COOH. The positive ion spectra of mixtures of acetic acid with methanol or ethanol revealed that this acid reacts with the alcohols yielding a protonated ester, in a process apparently analogous to the acid catalized esterification in solution. On the other hand,formic acid was found not to behave in this way, although the reactions are all exothermic. These results could be rationalized assuming that a nucleophilic attack takes place on the protonated acid by the alcohol. If the alcohol is more basic, only proton transfer is observed. Transesterification reactions were not detected, but this failure was compensated by a reaction which all higher alcohols, namely those capable of producing a secondary or tertiary carbonium ion, undergo with the esters. This reaction can be exemplified by (CH3)2CHOH2+ + HCOOC3H7 &#8594; HCO2(C3H7) (C3H7)+ + H2O. Although in this particular reaction both alkyl groups seem equivalent, they are not so with respect to internal vibrational energy; this was demonstrated by the decomposition reactions which the ionic products like the one in the reaction above undergo: the alkyl group originally in the alcohol is always eliminated. All the reactions mentioned above, namely, acylation of ketones, proton transfer, and esterification, show the importance of ion-molecule reaction studies in the gas phase, where the intrinsic properties of the reacting species can be examined, free from solvation effects. This point has been repeatedly stressed. In a last chapter in this thesis the necessary modifications of the ion cyclotron resonance spectrometer, in order to operate it in a pulsed mode, were described. With this kind of operation a bunch of ions is formed by a pulse of the electron beam and the ions react for a known period of time, after which they are removed from the cell. Kinetic studies can be more easily carried out in this way than in the conventional one. Some preliminary results were shown.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissNBHL.pdf: 436465 bytes, checksum: 91371a4fb587142e90d5201bfc8fb866 (MD5) Previous issue date: 2003-11-28 / Recently, interest on studies of electron scattering by highly-reactive free radicals has grown mostly because their participation on many important processes in several fields such astrophysics, biological and earth s atmospheric studies, as well as in industrial applications. In this work, we report a theoretical study on electron collisions on two radicals, OH and NH. More specifically, calculated elastic differential, integral and momentum-transfer cross sections as well as total (elastic + inelastic) and total absorption cross sections in a wide incident energy range are reported. The main motivation of the present work is to fill partially the existent lacuna in the literatura for electron-radical interactions, since both theoretical and experimental data for such interactions are rare. It is also known that the experimental determination of electron-radical scattering cross sections are very difficult due to the high reactivity of these species. The present work covers incident energies in the (0.5-500.0)-eV range. A complex optical potential is used to describe the dynamics of electron-radical interaction whereas a combination of the Schwinger variational iterative method and the distorted-wave approximation is used to solve the Lippmann-Schwinger scattering equation. Our calculated results are compared with a few theoretical and experimental data for total ionization cross sections, available in the literature for these radicals. Comparison is also made with the results obtained from electron scattering by the molecules H2O e NH3, which are formed by the same chemical elements of the radicals. Several interesting points are observed in the comparison. / Os estudos das colisões elétron-radicais livres, espécies altamente reativas, tem crescido recentemente, em vista de sua importante participação em muitos processos astrofísicos, atmosféricos, biológicos e industriais. Neste trabalho, foram calculadas as seções de choque diferenciais, integrais e de transferência de momento para o espalhamento elástico de elétrons pelos radicais livres OH e NH. Também foram calculadas as seções de choque total (elástica + inelástica) para estas colisões. A principal motivação de nosso trabalho se deve à falta de dados tanto teóricos quanto experimentais para estas interações. A determinação experimental de tais dados é muito difícil devido à alta reatividade destes radicais. Este estudo visa preencher em parte a grande lacuna existente na literatura sobre o espalhamento de elétrons por espécies radicalares. Neste trabalho, a faixa de energia em estudo incluiu as regiões de energia baixa e intermediária situada entre 0,5 a 500,0 eV. Um potencial ótico complexo foi utilizado para representar a dinâmica de interação elétron-radical. Para resolver as equações de espalhamento foi utilizado o método variacional de Schwinger iterativo combinado com aproximações de ondas distorcidas. As comparações foram feitas com os escassos dados teóricos e experimentais para estes radicais e também com as moléculas mais estáveis, formadas pelos mesmos elementos químicos (H2O e NH3). Essas comparações resultaram em informações interessantes sobre os efeitos predominantes nos espalhamentos por estes alvos.