Esta Tese de Doutorado teve como objetivo geral estudar alguns aspectos da microestrutura de cerâmicas condutoras preparadas a partir de nanopartículas, e sua relação com a condutividade elétrica no material sinterizado. Para isto, foi escolhida a céria-samária, cuja principal aplicação potencial é como eletrólito sólido em células a combustível de óxido sólido (SOFC) de temperaturas intermediárias de operação. A principal propriedade de interesse para fins de aplicação destas cerâmicas é sua condutividade elétrica, que é também dependente da microestrutura do material sinterizado. Assim, os principais objetivos específicos deste trabalho foram: 1) preparação e caracterização física de nanopartículas de céria contendo o íon Sm3+ como aditivo (Ce1-xSmxO2-x/2 com 0 x 0,3), 2) estudo da densificação e do crescimento de grãos na céria-samária, e 3) estudo da influência do tamanho médio de grãos nos componentes iônico e eletrônico da condutividade elétrica total. Para a obtenção de nanopartículas foram utilizadas técnicas de síntese que empregam soluções dos cátions de interesse, além da técnica convencional de mistura de óxidos, para fins comparativos. Diversas técnicas foram utilizadas para a caracterização, tais como a difração de raios X e a espectroscopia Raman, para a caracterização estrutural e determinação do tamanho de cristalito; a microscopia eletrônica para observação de alguns aspectos da microestrutura, e a espectroscopia de impedância para medida da condutividade elétrica. Os resultados mostraram que o método da precipitação homogênea é efetivo para a síntese de nanopartículas com tamanho e forma homogêneos e com estreita distribuição de tamanhos. O uso de solvente misto (água/álcool) favoreceu a obtenção de pós nanométricos com alta sinterabilidade, maior rendimento e maior condutividade elétrica do que aqueles preparados pelo método convencional. A condutividade elétrica e a densificação são maximizadas na céria-samária sintetizada em etanol/água. Os compactos preparados com esses pós atingiram 95% da densidade teórica quando sinterizados a 1200 ºC por 5 h. A condutividade elétrica da céria-samária é predominantemente iônica, e o componente eletrônico se torna significativo apenas para pressão parcial de oxigênio igual ou inferior a 10-20 atm a 600 ºC. Para fins de utilização em células a combustível como eletrólito sólido, a céria-samária sintetizada pode ser empregada em temperaturas de operação de até 550 ºC. A céria-samária comercial com alta área superficial apresenta boa densificação para temperaturas de sinterização de apenas 800 ºC. A condutividade intergranular de amostras com tamanho médio de grãos de ~ 30 nm é inferior e o potencial de carga espacial é superior ao das amostras com maior tamanho médio de grãos. Para a céria-samária nanoestruturada, a condutividade eletrônica praticamente independe do tamanho de grãos em temperaturas de até 550 ºC. / The general proposal of this Doctorate Thesis was to study some aspects of the microstructure of electrical conducting ceramics prepared from nanoparticles and its relationship with the electrical conductivity in the sintered material. For this purpose, samarium doped ceria, a potential candidate for application as solid electrolyte in intermediate temperature solid oxide fuel cells (SOFC) was selected. The main property of interest for this application is its electrical conductivity, which is dependent on the microstructure of the sintered material. Therefore, the main specific objectives of this work were: 1) preparation and physical characterization of ceria nanoparticles containing Sm3+ as additive (Ce1-xSmxO2-x/2 with 0 x 0.3), 2) study of densification and grain growth in these materials, and 3) study of the influence of average grain size on the ionic and electronic components of the overall electrical conductivity. Solution synthesis techniques were used for obtaining powder materials, and the conventional mixing of starting oxides was also used for comparison purposes. Several techniques were used for characterization like X-ray diffraction and Raman spectroscopy for phase characterization and crystallite size calculation; electron microscopy for microstructure observation, and impedance spectroscopy for electrical conductivity determination. The homogeneous precipitation method was found to be suitable for the synthesis of nanoparticles with homogeneous size and shape along with sharp distribution of particle sizes. The use of a mixed solvent (water/alcohol) was quite effective for obtaining nanosized powders with high yield and higher electrical conductivity than those for powders prepared by the conventional method of synthesis. The densification and the electrical conductivity were maximized when water/ethanol mixture was used as solvent. Powder compacts prepared with these powders attained 95% of the theoretical density after sintering at 1200 ºC for 5 h. The electrical conductivity is predominantly ionic in samaria-doped ceria, and the electronic component of the total electrical conductivity becomes significant only at oxygen partial pressures equal or lower than 10-20 atm at 600 ºC. For application of samaria-doped ceria as solid electrolyte in SOFC the maximum operation temperature is ~ 500 ºC. Commercial samaria-doped ceria with high specific surface area may attain good densification at only 800 ºC. The grain boundary conductivity in specimens with ~ 30 nm of average grain size is lower and the space charge potential is higher than those of specimens with higher grain sizes. The electronic conductivity in nanostructured samaria-doped ceria is almost independent on the grain size for temperatures lower than 500 ºC.

Orientador:Italo Odone Mazali / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T15:30:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_NathaliaMedeiros_M.pdf: 9366113 bytes, checksum: 4f9f537dfbffde8a3c9aa6436d02965b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O controle do tamanho e da morfologia dos nanomateriais abre novas perspectivas quanto a novas propriedades e sua aplicação nas mais diversas áreas como eletrônica, física e medicina. Com a redução do tamanho, a superfície dos nanomateriais passa a exercer um papel importante sobre sua reatividade. Nanomateriais de óxidos individuais de ferro, cobre, zinco, hidróxido de cobalto, hidróxido de níquel, óxidos binários, como: ferro-cobalto e ferro-níquel e hidróxido de cobalto-níquel foram sintetizados através do método hidrotérmico. A etapa de síntese inicial consistiu na síntese de óxido de ferro monitorando-se tamanho e morfologia através dos fatores: contra-íon (NO3 ou Cl), pH do meio, tempo de reação e concentração de reagentes. Foram obtidas amostras de hematita (Fe2O3) e amostras com uma mistura de hematita e goethita (FeOOH) com morfologias que variam de esferas a bastões. As curvas de magnetização apresentadas são características de materiais antiferromagnéticos e ferromagnéticos fracos. A mesma síntese com variação apenas do fator contra-íon foi aplicada a níquel e cobalto, levando a formação dos hidróxidos correspondentes na forma de placas hexagonais. A mesma síntese aplicada a cobre resulta na mistura dos óxidos CuO e Cu2O na forma de placas, no entanto para zinco são formados agregados sem uma morfologia definida. Óxidos binários foram obtidos na forma de ferritas de cobalto-ferro e níquel-ferro (MFe2O4) conforme observado através de XRD. A mistura cobalto-níquel resulta em uma solução sólida caracterizada como um hidróxido de níquel-cobalto cristalino com morfologia de placas hexagonais, que é preservada após tratamento térmico e conversão a NiCo2O4. Os materiais foram caracterizados por difratometria de raios X (XRD), espectroscopia no infravermelho (FTIR) e Raman, microscopia eletrônica de varredura (SEM) e transmissão (TEM) e medidas magnéticas (VSM) / Abstract: Size and morphology control of nanomaterials opens new perspectives through their new properties and applications in several areas such as electronics, physics and medicine. With the reduction in size, the surface of nanomaterials plays a major role in their reactivity. Nanomaterials of the individual iron, copper and zinc oxides, cobalt hydroxide, nickel hydroxide, cobalt-nickel hydroxide, mixed iron-cobalt and iron-nickel oxides were synthesized by the hydrothermal method. The initial synthetic step consisted in the synthesis of iron oxide by monitoring morphology and size by the factors: counter-ion, pH, reaction time and concentration of reagents. The samples obtained consisted in hematite (Fe2O3) and a mixture of goethite and haematite (FeOOH) with varying morphology from spheres to rods. The magnetization curves showed antiferromagnetic and weak ferromagnetic materials. The same synthetic procedure varying only the counter-ion has been applied to nickel and cobalt, leading to the formation of the corresponding hydroxides in the form of hexagonal plates. The same synthetic applied to copper resulted in a mixture of CuO and Cu2O as plates, however for zinc clusters without a defined morphology were formed. Iron-cobalt and iron-nickel binary oxides were obtained in the form of ferrites (MFe2O4) as observed by XRD. The cobalt-nickel mixture resulted in a solid solution characterized as a nickel-cobalt hydroxide with crystalline morphology of hexagonal plates which is preserved after heat treatment and conversion to NiCo2O4. The materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) and vibrating sample magnetometer (VSM) for magnetic property measurement / Mestrado / Quimica Inorganica / Mestra em Química

Os compostos amônio quaternários (CAQ) e as nanopartículas de prata (AgNPs) são extensamente conhecidos por suas atividades antibacterianas. Neste contexto o silsesquioxano iônico contendo o grupo catiônico 1,4-diazôniabiciclo[2,2,2]octano (SiDb(NO3)2) foi utilizado como agente estabilizante de AgNPs em meio aquoso, possibilitando a obtenção de nanopartículas de prata estáveis na forma esféricas com diâmetros médios inferiores a 10 nm. Mesmo em concentrações baixas de prata (1.1 μg.mL-1), o sistema AgNPs/SiDb(NO3)2 apresenta excelente atividade antibacteriana contra as bactérias E. coli e S. aureus, como também baixa citotoxicidade. Também foram produzidos filmes finos, sobre substratos de vidro, com o sistema AgNPs/SiDb(NO3)2. Os filmes de AgNPs apresentaram excelentes atividades bacteriostática e bactericida contra as bactérias E. coli e S. aureus. Portanto, o sistema AgNPs/SiDb(NO3)2 é muito promissor para ser aplicado como agente antibacteriano na forma de dispersão aquosa ou de filme fino. / The quaternary ammonium compounds (QAC) and silver nanoparticles (AgNPs) are widely known for their antibacterial activities. In this context, the ionic silsesquioxane containing the cationic group 1,4- diazoniabicyclo [ 2,2,2 ] octane and the nitrate group as counter ion (SiDb(NO3)2) was used as a stabilizing agent of AgNPs in aqueous medium, making possible to obtain stable silver nanoparticles with spherical shape and average diameters below 10 nm. Even at low silver concentration (1.1 μg.mL-1), the AgNPs/SiDb(NO3)2 system shows excellent antibacterial activity against E. coli and S. aureus bacteria, as well as low cytotoxicity. Thin films of AgNPs/SiDb(NO3)2 system were made on glass substrates. The films of AgNPs showed excellent bacteriostatic and bactericidal activity against E. coli and S. aureus bacteria. Therefore, the AgNPs/SiDb(NO3)2 system is very promising to be applied as antibacterial agent as water dispersion or film form.

Memoria para optar al título de Químico Farmacéutico / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento hasta diciembre de 2016 / Los flavonoides son compuestos polifenólicos, que han destacado por sus propiedades antioxidantes. El uso de estos compuestos en formulaciones tópicas, se ha visto limitado por su inestabilidad y escasa solubilidad en agua. Las nanopartículas han sido ampliamente utilizadas para incorporar, estabilizar y controlar la entrega de diferentes activos. El objetivo de este trabajo fue estudiar la adsorción de morina en nanopartículas de sílice modificadas superficialmente con grupo amino y el efecto del medio de dispersión sobre la estabilidad del sistema nanopartícula-morina (NP-MOR), además de evaluar la capacidad antioxidante de este sistema frente al radical hidroxilo. Para realizar lo anterior, se sintetizaron nanopartículas mesoporosas de sílice superficialmente modificadas con grupo amino. Mediante experimentos tipo Batch, se obtuvieron nanopartículas con morina adsorbida, las cuales fueron caracterizadas midiendo el tamaño, distribución, potencial zeta y utilizando espectroscopía infrarroja y microscopía electrónica de barrido. La adsorción se estudió mediante modelos de isoterma, modelos cinéticos y parámetros termodinámicos. El efecto del medio de dispersión sobre la estabilidad de la morina adsorbida en las nanopartículas, se evaluó dejando las NP-MOR en contacto con diversos componentes comúnmente utilizados en formulaciones farmacéuticas y/o cosméticas. Para evaluar la capacidad antioxidante de las NP-MOR, se utilizó la metodología de spin-trapping, asociada a Resonancia Paramagnética Electrónica. Los resultados mostraron que la adsorción de morina sobre las nanopartículas fue de 11 mg g-1. Los datos experimentales se ajustaron de buena forma tanto a los modelos de isoterma de Langmuir y de Freundlich, como al modelo cinético de pseudo-segundo orden; además los parámetros termodinámicos sugieren que la adsorción fue espontánea y controlada principalmente por un proceso de quimisorción. El sistema NP-MOR fue estable en los medios de dispersión estudiados, con excepción de aquellos que contenían carbomer. El estudio preliminar de la capacidad antioxidante frente al radical hidroxilo reveló que la capacidad de scavenging de la morina en solución, fue aumentada en un 57% cuando se encuentra adsorbida sobre las nanopartículas / Flavonoids are polyphenolic compounds, which have remarkable antioxidant properties. The useful of these compounds in topical formulations has been limited because of its instability and poor water solubility. Nanoparticles have been widely used to incorporate, stabilize and control the delivery of different drugs. The aim of this work was to study the adsorption of morin onto the surface of silica nanoparticles modified with amino group and the effect of the dispersion media on the stability of nanoparticle-morin system (NP-MOR), besides of evaluating the antioxidant capacity of this system against the hydroxyl radical. For this purpose, modified-mesoporous silica nanoparticles with amino group were synthesized. By batch experiments mode, morin adsorbed onto nanoparticles was obtained, which were characterized by measuring size, distribution, zeta potential and using infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. Adsorption was studied by isotherm models, kinetic models and thermodynamic parameters. The effect of the dispersion medium on the stability of the morin adsorbed onto nanoparticles was evaluated keeping in contact the morin with various components commonly used in pharmaceutical and/or cosmetic formulations. To evaluate the antioxidant capacity of NP-MOR, spin-trapping methodology was used, associated with Electron Paramagnetic Resonance. The obtained results displayed that the adsorption of morin onto the surface of the nanoparticles was 11 mg g-1. The experimental data were well fit to both the Langmuir and Freundlich isotherm models and pseudo-second order kinetic models; moreover, the thermodynamic parameters suggest that the adsorption was spontaneous and controlled primarily for a chemisorption process. NP-MOR system was stable in all dispersion media studied, except those ones that contain carbomer. The preliminary study of the antioxidant capacity against the hydroxyl radical, showed that the scavenging capacity of morin in solution was increased by 57% when is adsorbed onto nanoparticles

Memoria para optar al título de Ingeniero en Alimentos / Desde que el hombre descubrió la necesidad de guardar alimentos en épocas de escasez, ha desarrollado técnicas para su conservación. Durante muchos años se han estudiado películas comestibles, capaces de aumentar la vida útil de alimentos perecederos ya cosechados. El creciente interés de fomentar una tecnología más amigable con el medio ambiente ha hecho que en la actualidad el estudio de películas comestibles biodegradables se haya posicionado lo suficiente como para abrir paso a un sin fin de investigaciones ligadas al tema, todo esto debido al gran potencial que tienen éstas para poder prolongar la vida útil de los alimentos frescos o mínimamente procesados manteniendo óptimas características organolépticas y mejorando la calidad e inocuidad, todo esto gracias a la variedad de materiales naturales y biodegradables que son posibles utilizar para su composición, y así poder desplazar en un futuro a los materiales sintéticos. Sin embargo, la naturaleza hidrofílica de estas películas se traduce en pérdida de propiedades de barrera. Una de las estrategias para disminuir la permeabilidad al vapor de agua de estas películas es la adición de nanopartículas. El objetivo de este estudio fue el de evaluar el efecto de la adición de nanopartículas de quitosano tripolifosfato en la permeabilidad al vapor de agua y propiedades mecánicas de películas de quitosano y quitosano-quínoa. El efecto en la permeabilidad al vapor de agua se midió usando el método de la copa húmeda, se evaluaron las propiedades mecánicas y se determinaron los parámetros de secado. Se pudo concluir que la adición de nanopartículas de quitosano tripolifosfato en las películas de quitosano en una concentración al 1% es efectiva en disminuir la permeabilidad al vapor de agua y no se ven afectadas las propiedades mecánicas en relación al control. Además, la adición de nanopartículas de quitosano tripolifosfato en las películas de quitosano-quínoa en una concentración al 1% disminuye la permeabilidad al vapor de agua pero si se ven afectadas las propiedades mecánicas / Ever since mankind discovered the need to store food in times of scarcity, it has developed techniques for food conservation. For many years, edible films have been studied, capable of increasing the shelf life of perishable foods already harvested. The growing interest to promote enviromentaly friendly technologies has placed the study of biodegradable edible films in a position that allows endless reaserch on the subject, all because of the great potential these films have to extend the shelf life of fresh foods and minimally-processed foods, maintaining optimal organoleptic characteristics and improving the quality and safety, all thanks to the variety of natural and biodegradable materials that are possible to use for their composition, with hopes of replacing synthetic materials in the future. However, the hydrophilic nature of these films results in loss of barrier properties. One strategy to reduce water vapor permeability of these films is the addition of nanoparticles. The aim of this study was to evaluate the effect of the addition of chitosan tripolyphosphate nanoparticles on the water vapor permeability and mechanical properties of chitosan and chitosan-quinoa films. The effect on water vapor permeability was measured using the wet cup method. We evaluated the mechanical properties and we determined the drying parameters. It was concluded that the addition of chitosan tripolyphosphate nanoparticles in the films of chitosan in a concentration of 1% is effective in decreasing the permeability to water vapor and did not affect the mechanical properties relative to control. Furthermore, the addition of chitosan tripolyphosphate nanoparticles in the films of chitosan-quinoa in a concentration of 1% decreases the permeability to water vapor but did affect the mechanical properties / Innova-Corfo

Memoria para optar al título de Químico / El grafito es el alótropo más estable del carbono. Su estructura está constituida por una gran cantidad de láminas de grafeno apiladas una sobre la otra a una determinada distancia a raíz de las fuerzas de Van der Waals. Sus propiedades varían según la dirección en que se midan. El grafito es susceptible a la oxidación obteniéndose un material que presenta diferentes grupos funcionales en su estructura .El óxido de grafito (GO) puede ser reducido mediante métodos químicos o tratamientos térmicos. El óxido de grafito reducido térmicamente (TRGO) se obtiene al someter al GO a una elevada temperatura para eliminar los grupos funcionales. La presión que se origina en este proceso hace que las láminas de grafeno se separen a una distancia mayor la que se encontraban en el grafito. En esta tesis se prepararon nanocompósitos de caucho natural reforzados con diferentes concentraciones de grafito y óxido de grafito reducido térmicamente. Los nanocompósitos se prepararon mezclando el látex de caucho natural con dispersiones de grafito u óxido de grafito en soluciones acuosas de diferentes surfactantes. Los surfactantes que se utilizaron fueron de tipo iónicos como el dodecilsulfato de sodio (SDS) y el bromuro de dodeciltrimetilamonio (DTAB) y no iónicos tales como Triton X100 y Pluronic F-127.Se estudió el efecto de la naturaleza del surfactante sobre estabilidad coloidal del grafito y/o óxido de grafito reducido térmicamente usando tanto surfactantes iónicos como no-iónicos. Se dispuso de la utilización de ultrasonido para dispersar de manera eficaz el G o TRGO en las soluciones de los surfactantes. Los nanocompósitos reforzados con grafito no presentaron mejoras en las propiedades eléctricas comparados con la matriz de caucho natural sin reforzar. Sin embargo, los compósitos reforzados con TRGO presentaron mejores propiedades eléctricas, dieléctricas y mecánicas con respecto al caucho natural, debido a la buena dispersión lograda de los TRGO en la matriz de caucho natural. Los nanocompósitos de NR/TRGO estabilizado en DTAB resultaron ser eléctricamente conductores y mostraron mejores propiedades mecánicas en comparación con aquellos nanocompósitos preparados a partir de TRGO dispersado en SDS / Graphite is the most stable allotrope of carbon. Its structure consists of a large number of graphene sheets stacked one above the other at a given distance due to the van der Waals force. Their properties vary according to the direction in which they are measured. Graphite is susceptible to oxidation to obtain a material having different functional groups in their structure .The graphite oxide (GO) can be reduced by heat treatments or chemical methods. The thermally reduced graphite oxide (TRGO) is obtained by subjecting the GO at an elevated temperature to remove functional groups. The pressure that builds up in this process makes graphene sheets are separated at a greater distance which were in the graphite. In this thesis reinforced natural rubber nanocomposites with various concentrations of graphite and thermally reduced graphite oxide were prepared. Nanocomposites were prepared by mixing the natural rubber latex with dispersion of graphite or graphite oxide in aqueous solutions of different surfactants. The surfactants used were of ionic type as sodium dodecyl sulfate (SDS) and dodecyltrimethylammonium bromide (DTAB) and nonionic surfactants such as Triton X100, and Pluronic F-127.Se studied the effect of the nature of the surfactant on colloidal stability graphite and / or graphite oxide using both thermally reduced ionic surfactants and non-ionic. Were available from the use of ultrasound to disperse effectively in the G or TRGO surfactant solutions. Graphite reinforced nanocomposites did not show improved electrical properties compared to natural rubber matrix unreinforced. However, TRGO reinforced composites showed better electrical, dielectric and mechanical properties compared to natural rubber, due to the good dispersion of the TRGO achieved in the natural rubber matrix. Nanocomposites of NR / DTAB TRGO proved stabilized electrically conductive and showed better mechanical properties compared to those prepared from nanocomposites dispersed in SDS TRGO / Conicyt Fondecyt

Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / Las propiedades antimicrobiales de nanopartículas metálicas tales como plata y cobre, están siendo exploradas en diferentes aplicaciones (ej. “Nanosilvers”). En este contexto existen potenciales usos odontológicos para estas propiedades (ej. “Control de Biofilm, enfermedad periodontal, periimplantitis, etc.). La enfermedad periodontal es una de las patologías infecciosas más prevalentes en la población. Las complicaciones causadas por la terapia antibiótica y el limitado control de los actuales sistemas antimicrobiales usados en la enfermedad periodontal, conlleva a la búsqueda de nuevas formas de tratamiento. Dentro de este escenario, la terapia localizada usando un sistema de nanopartículas metálicas con propiedades de liberación controlada, podría constituir una nueva alternativa para el manejo de la enfermedad periodontal. El objetivo de este trabajo fue preparar materiales nanocompositos a base de biopolímeros dopados con nanopartículas de plata (AgNP) y cobre (CuNP), y evaluar sus propiedades de inhibición de crecimiento bacteriano frente a un patógeno representativo de la enfermedad periodontal. Se sintetizaron nanopartículas (NPs) de plata (AgNPs) y cobre (CuNPs) puras (Ag 0 y Cu 0 ) utilizando reactivos biocompatibles como agentes reductores. Estas partículas se utilizaron para preparar materiales nanocompositos antibacterianos en la forma de gel es, esponjas y esferas usando los biopolímeros alginato y quitosano como matrices biodegradables. Las NPs se caracterizaron mediante espectrometría de absorción molecular (UV-Vis), microscopía electrónica de transmisión (TEM) y difracción de rayosX (DRX). La presencia de NPs en los biopolímeros se caracterizo mediante microscopía SEM acoplado a Energía Dispersiva de rayos-X (EDX) en modo de retrodispersión de electrones (back-scattering, BS). La actividad antimicrobiana de los materiales se evaluó frente a la bacteria Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A.a) Las AgNPs y CuNPs sintetizadas presentaron un tamaño de partícula en el rango 15-25 nm. Su naturaleza nanométrica fue confirmada mediante la presencia del plasmón de resonancia superficial a 432 nm y 593 nm, respectivamente. La incorporación de las nanopartículas (NPs) en las 1 correspondientes matrices se logró en los geles, esponjas y esferas. En todos estos nanocompositos (biopolímeros con NPs) las AgNPs fueron estables en el tiempo, mientras que las CuNP presentaron variada estabilidad dependiendo del tipo de matriz. Los resultados de los ensayos de actividad antimicrobiana mostraron que todos los nanocompositos presentaron inhibición de crecimiento bacteriano frente a la bacteria A.a. Se encontró también, que la matriz controla la liberación de las NPs, regulando su acción y actividad. Entre las formas de matrices estudiadas, las esferas de biopolímero fueron las que, a diferencia de las esponjas y geles, permitieron un mayor control de la liberación de NPs y de la actividad antimicrobiana. Por otro lado, y en general, los nanocompositos cargados con CuNPs, presentaron mayor actividad que los cargados con AgNPs. Entre todos los sistemas estudiados los nanocompositos a base de quitosano presentaron mejor actividad, demostrando un efecto de potenciación entre las propiedades bactericidas intrínsecas del biopolímero y las presentadas por las nanopartículas metálicas. Se puede concluir que los sistemas de AgNPs y/o CuNPs/biopolímero presentan propiedades de inhibición bacteriana frente a la bacteria A.a. Por otra parte, la matriz del biopolímero regula la liberación y consecuentemente la actividad antimicrobiana en el tiempo. Estos resultados preliminares indican que estos sistemas podrían presentar potencial para aplicaciones en terapia periodontal localizada.

Trabajo de Investigación Requisito para optar al Título de Cirujano Dentista / INTRODUCCIÓN: En el biofilm dental se encuentran diversas bacterias, de las cuales Streptococcus mutans (S. mutans) es considerada como una de las de mayor potencial cariogénico. Existen diversos métodos para el control del biofilm, entre los que se encuentran los métodos químicos. Estos métodos se basan en el uso de sustancias antisépticas y/o antibióticas que son utilizados como colutorios orales y que permiten disminuir o retardar la formación de la placa bacteriana. En la actualidad no existe un agente químico antimicrobiano ideal. Es por esto que constantemente se están realizando cambios a los agentes terapéuticos actualmente conocidos, ya sea mejorando sus propiedades antimicrobianas, sus propiedades de adhesión (sustantividad) o disminuyendo sus efectos adversos. Es aquí donde la Nanotecnología y el desarrollo de nanomateriales han adquirido especial importancia debido a la posibilidad de sintetizar materiales con propiedades antimicrobianas. Es sabido que nanopartículas de quitosano (QuitNP) y nanopartículas de cobre (CuNP) presentan propiedades antimicrobianas frente a diversas bacterias, tanto Gram negativas como Gram positivas. Sin embargo no se ha probado la efectividad de las CuNP sobre S. mutans. Por otra parte estudios demuestran que nanopartículas metálicas, como el cobre, soportadas en una matriz de quitosano, presentarían mejoras en sus propiedades de adhesión. El objetivo de este trabajo de tesis es la síntesis de nanopatículas de cobre y quitosano, y evaluar sus propiedades antimicrobianas frente a S. mutans. MATERIAL Y METODOS: Se sintetizaron CuNP c/a utilizando almidón como agente reductor y estabilizante, CuNP s/a sin utilizar almidón, QuitNP y una nanopartícula hibrida (CuNP/QuitNP). Para esto se usaron reactivos biocompatibles, que permitieron la reducción a nanopartículas metálicas, y la gelificación iónica de nanopartículas poliméricas. Las muestras fueron caracterizadas mediante espectrofotometría de absorción molecular, microscopia electrónica de barrido (SEM), difracción de rayos X (DRX), espectroscopia infrarroja de reflectancia total atenuada (FTIR-ART) y análisis termogravimétricos (TGA). Se realizaron ensayos de actividad bactericida, para lo cual se determinó la concentración inhibitoria mínima (CIM) utilizando el método de incubación de medio de cultivo líquido, y la concentración bactericida mínima (CBM) realizando el recuento de unidades formadoras de colonias (UFC) en placas de agar BHI, para las nanopartículas sintetizadas. Además se realizaron pruebas de actividad bactericida sobre un biofilm formado en superficies dentarias. Para esto se utilizaron fragmentos de terceros molares, con un biofilm formado, los que fueron tratados con distintas soluciones antimicrobianas y suspensiones de nanopartículas. RESULTADOS: Utilizando el concepto de “química verde”, se sintetizaron y caracterizaron las partículas de carácter nanométrico; CuNP c/a, QuitNP y CuNP/QuitNP. Por otro lado, las partículas CuNP s/a presentaron dimensiones micrométricas. En los ensayos de actividad bactericida, las CuNP c/a fueron las que presentaron la menor CIM (20 µg/ml) y CBM (30 µg/ml) en comparación a las otras suspensiones. En los ensayos sobre un biofilm formado sobre una superficie dentaria, aquellas nanopartículas que tenían quitosano como parte de su composición fueron las que presentaron mejores resultados, siendo la nanopartícula hibrida (CuNP/QuitNP), que al probarla frente a S. mutans, se obtuvo el menor recuento de UFC. CONCLUSIÓN: El método estudiado en este trabajo, utilizando reactivos biocompatibles permitió la formación de nanopartículas de cobre y quitosano de manera satisfactoria y con características compatibles para futuros estudios en control de biofilm. La incorporación de CuNP c/a durante el proceso de formación de las QuitNP, permitió la síntesis de una nanopartícula hibrida cobre-quitosano (CuNP/QuitNP). Tanto las nanopartículas de cobre, de quitosano y sus combinaciones presentaron actividad antimicrobiana frente al patógeno Streptococcus mutans. Por otra parte, todas las suspensiones de nanopartículas presentaron un efecto antibacteriano al tratar un biofilm de S. mutans previamente formado sobre una superficie dental.

Trabajo de Investigacion Requisito para optar al grado de Cirujano Dentista / Introducción: La reconstrucción de defectos del complejo craneomaxilofacial es un actual desafío clínico en odontología. Actualmente se requieren sistemas y terapias clínicas más eficientes para lograr la regeneración de tejido óseo; especialmente en aplicaciones de cirugía maxilofacial, implantología y periodoncia. El desarrollo de la nanotecnología en conjunto con la ingeniería de tejidos ofrece innovadoras soluciones, mediante el estudio, diseño y uso de nanopartículas cerámicas bioactivas. Sin embargo, actualmente se requiere conocer de qué forma las diferentes características estructurales a nano escala de estos biomateriales afectan sus propiedades bioactivas. En este trabajo se sintetizan nanobiomateriales cerámicos con propiedades potenciales para regeneración ósea, nanopartículas de hidroxiapatita (n-HA), nanopartículas de vidrio bioactivo (n-BG) y vidrio bioactivo mesoporoso (MBG) y se estudia el efecto de su características estructurales sobre sus propiedades de bioactividad in vitro. Objetivos: Sintetizar materiales cerámicos bioactivos (n-HA, n-BG y MBG) con diferente nanoestructura (tamaño de partícula y nanoporosidad) y naturaleza química y evaluar sus propiedades osteogénicas in vitro. Metodología: Se sintetizaron partículas de n-HA, n-BG y MBG utilizando la técnica de síntesis sol-gel. Estos materiales fueron caracterizados por medio de difracción de rayos-X (DRX), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopía de infrarrojo (FTIR-ATR), y mediciones de área superficial y tamaño de nanoporos por sortometría de N2. La bioactividad in vitro se evaluó mediante la capacidad para inducir la formación de apatita tipo ósea en fluido fisiológico simulado (SBF) a 36.5°C; analizado mediante microscopía electrónica de barrido (SEM-EDX) y DRX. Se evaluó preliminarmente la capacidad de adsorción de proteínas, de citocompatibilidad y diferenciación osteogénica de células madres dentales. Resultados y discusión: Las partículas n-HA y n-BG presentaron tamaño nanométrico (40 nm, 70 nm), con áreas superficiales entre 66 y 76 m2/g, mientras que MBG un tamaño micrométrico (2 μm) pero con una nanoestructura interna altamente ordenada, compuesta de poros de 4 nm y un área superficial de 480 m2/g. Todas las partículas presentaron capacidad para inducir formación de apatita en SBF, para adsorber proteínas extracelulares, así como de diferenciación celular osteogénica, siendo estas propiedades mayores para la partícula de n-BG. Estos resultados se explican, debido a que el tamaño de partícula parece ser la propiedad más determinante en el comportamiento bioactivo (n-BG), en comparación con la nanoestructura porosa interna (MBG). La formación de apatita parece estar determinada por la superficie externa más que por la superficie interna que produce la nanoporosidad. Por otra parte, los biomateriales de vidrio bioactivo (n-BG y MBG) resultan más bioactivos que la hidroxiapatita (n-HA), como consecuencia de su estructura amorfa, mayor producción de productos de iónicos de disolución, y por lo tanto reactividad en condiciones fisiológicas. Conclusión: El tipo de nanoestructura afecta las propiedades de bioactividad osteogénica de los biomateriales cerámicos. Un tamaño nanométrico de partícula (n-BG) parece ser más favorable que una nanoestructura porosa interna (MBG) para acelerar la formación de apatita tipo ósea y estimular la diferenciación osteogénica de células madres in vitro. Las propiedades demostradas en estas bionanocerámicas parecen ser promisorias en el campo de regeneración ósea.

El objetivo principal de este trabajo fue el desarrollo y optimización de un proceso de síntesis de nanopartículas de óxido de cinc para aplicaciones en la detección de huellas dactilares latentes. En efecto, se sintetizó nanopartículas de óxido de cinc por reacción química de precipitación en medio acuoso entre una solución de nitrato de cinc y otra de hidróxido de sodio de concentraciones 0,02 M y 0,4 M respectivamente. Las nanopartículas obtenidas fueron caracterizadas por FT-IR, SEM, EDS, DRX, TEM y PL, este último en un equipo Raman, para verificar su identidad, pureza, tamaño y forma. Los resultados confirmaron la formación de nanopartículas de óxido de cinc de alta pureza, de tamaños promedio entre 17 a 27 nm, cristalinas con un arreglo hexagonal tipo Wurzita y con morfología semiesférica. Para comparar sus propiedades luminiscentes se utilizó dos materiales de comparación, SF y COM, previamente caracterizadas por DRX, SEM, EDS e IR. Los tamaños promedio de cristalito obtenidos por DRX para estas dos muestras fueron de 57 y 105 nm respectivamente. Las nanopartículas sintetizadas y las muestras de comparación mostraron propiedades luminiscentes al ser irradiadas con luz UV de 325 nm. La luz emitida por las muestras fue de 600, 550 y 634 nm para las nanopartículas sintetizadas, las muestras SF y COM respectivamente. De otro lado, al irradiar las muestras con luz de 488 nm, se obtuvieron emisiones de luz de 590, 625 y 590 nm respectivamente. Una vez comprobada las propiedades luminiscentes, se utilizó las nanopartículas para detectar huellas dactilares latentes sobre diversas superficies como acero, aluminio, vidrio, cartulina, plástico y madera. Fue posible realizar satisfactoriamente el revelado de las huellas por medio de la luminiscencia sobre superficies de acero, aluminio, vidrio y cartulina. Sin embargo, el revelado sobre plástico y madera no fue posible debido a la porosidad de la madera y al reflejo de la luz de la lámpara sobre el plástico. / Tesis