Visando o crescente interesse em pesquisa de novos materiais que utilizam polímeros biodegradáveis, este presente trabalho teve como objetivo a síntese de novos copolímeros através da reação de transesterificação no estado fundido entre poli(3-hidroxibutirato) (PHB), um polímero biodegradável, com poli(etileno glicol) (PEG). Sabe-se que um dos grandes problemas no uso do PHB é a sua elevada cristalinidade e instabilidade térmica, pois possui temperatura de fusão entre 170 e 180°C e apresenta degradação térmica a 190°C. A reação de transesterificação é uma alternativa para fazer a modificação química deste polímero, o que também viabiliza a formação de copolímeros anfifílicos triblocos. O objetivo final foi utilizar este novo material para o preparo de nanopartículas poliméricas a partir do método de difusão do solvente. Tais partículas são utilizadas para microencapsulamento de fármacos. Os copolímeros foram sintetizados e caracterizados por ensaio de solubilidade, espectrometria de ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN), calorimetria diferencial exploratória (DSC), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), cromatografia de permeação em gel (GPC), análise por difração de Raios-X (WAXS), microscopia ótica de luz polarizada (MOLP) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A indicação de formação de copolímero anfifílico pode ser observada nos ensaios de solubilidade, pois o copolímero mostrou-se parcialmente solúvel em uma série de solventes em que o PHB original é insolúvel. A modificação química pode ser observada com as técnicas de RMN e FTIR, cujos espectros apresentaram absorções referentes ao grupo carbonila da ligação éster. As técnicas de DSC, WAXS e MOLP mostraram uma ligeira redução na cristalinidade do material, além da temperatura de fusão reduzir-se de 171ºC para 154°C. Com o GPC observou-se uma redução da massa molar, o que facilita a formação das nanopartículas poliméricas. As nanopartículas apresentaram tamanhos com diâmetros ao redor de 250nm, quando observadas por MEV. / Aimed at the growing interest in research on new materials using biodegradable polymers, the present work was aimed at the synthesis of new copolymers through transesterification reaction in the molten state of poly (3-hydroxybutyrate) (PHB), a biodegradable polymer, poly (ethylene glycol) (PEG). It is well known that a major problem in the use of PHB is its high crystallinity and thermal instability, as it has melting temperature between 170 and 180° C and shows thermal degradation at 190°C. The transesterification reaction is an alternative to the chemical modification of this polymer, which also enables the formation of amphiphilic triblock copolymers. The mainly goal of this studies was to use this new material for the preparation of polymeric nanoparticles from the solvent diffusion method. Such particles are used for microencapsulation of drugs. The copolymers were synthesized and characterized by solubility test, Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy of Hydrogen (NMR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Infrared Spectroscopy with Fourier transform (FTIR), Gel permeation chromatography (GPC) analysis by X-ray diffraction (WAXS), polarized light optical microscopy (MOLP) and scanning electron microscopy (SEM). The signs of the formation of amphiphilic copolymer can be observed in the trials of solubility, since the copolymer was found to be partially soluble in a variety of solvents in the original PHB is insoluble. The chemical modification can be observed with the techniques of NMR and FTIR spectra which showed absorptions for the carbonyl group of the ester linkage. The techniques of DSC, WAXS and MOLP showed a decrease in crystallinity of the material in 15%, and reduce the melting temperature is 171ºC to 154°C. With the GPC showed a reduction in molar mass, which facilitates the formation of polymeric nanoparticles. The nanoparticles showed sizes with diameters around 250nm observed by SEM.

A celulose é o polímero natural renovável disponível em maior abundância atualmente. Por possuir estrutura semicristalina, é possível extrair seus domínios cristalinos através de procedimentos que ataquem sua fase amorfa, como a hidrólise ácida, obtendo-se assim partículas cristalinas chamadas nanopartículas de celulose (NCs). Estas nanopartículas têm atraído enorme interesse científico, uma vez que possuem propriedades mecânicas, como módulo de elasticidade e resistência à tração, semelhantes a várias cargas inorgânicas utilizadas na fabricação de compósitos. Além disso, possuem dimensões nanométricas, o que contribui para menor adição de carga à matriz polimérica, já que possuem maior área de superfície, quando comparadas às cargas micrométricas. Nanocompósitos formados pela adição destas cargas em matrizes poliméricas podem apresentar propriedades comerciais atraentes, como barreira a gases, melhores propriedades térmicas e baixa densidade, quando comparados aos compósitos tradicionais. Como se trata de uma carga com dimensões nanométricas, obtida de fontes renováveis, uma das principais áreas de interesse para aplicação deste reforço é em biopolímeros biodegradáveis. O poli(ácido lático) (PLA), é um exemplo de biopolímero com propriedades mecânicas, térmicas e de processamento superiores a de outros biopolímeros comerciais. No presente trabalho foram obtidas nanopartículas de celulose (NCs), por meio de hidrólise ácida, utilizando-se três métodos distintos, com o objetivo de estudar o método mais eficiente para a obtenção de NCs adequadas à aplicação em compósitos de PLA. Os Métodos I e II empregam extração das NCs por meio do H2SO4, diferenciando-se apenas pela neutralização, a qual envolve diálise ou neutralização com NaHCO3, respectivamente. No Método III a extração das NCs foi realizada com H3PO4. As NCs foram caracterizadas por diferentes técnicas, como difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (MFA). Os resultados de caracterização das NCs indicaram que, a partir de todos os métodos utilizados, há formação de nanocristais de celulose (NCCs), entretanto, apenas os NCCs obtidos pelos Métodos II e III apresentaram estabilidade térmica suficiente para serem empregados em compósitos preparados por adição da carga no polímero em estado fundido. A incorporação das NCs em matriz de PLA foi realizada em câmara de mistura, com posterior moldagem por prensagem a quente. Compósitos obtidos por adição de NCs obtidas pelo Método II foram caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica, microscopia óptica, análises reológicas e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A adição de NCs, extraídas pelo Método II, em matriz de PLA afetou o processo de cristalização do polímero, o qual apresentou maior grau de cristalinidade. Além disso, a adição de 3% em massa de NCs no PLA foi suficiente para alterar seu comportamento reológico. Os resultados reológicos indicaram que a morfologia do compósito é, predominantemente, composta por uma dispersão homogênea e fina da carga na fase matriz. Micrografias obtidas por MEV corroboram os resultados reológicos, mostrando, predominantemente a presença de partículas de NC em escala nanométrica. Compósitos de PLA com NCs obtidas pelo Método III apresentaram aglomerados de partículas de NC em escala micro e milimétrica, ao longo da fase matriz, e não foram extensivamente caracterizados. / Cellulose is the renewable natural polymer currently available in greatest abundance. Cellulose is a semicrystalline polymer, and it is possible to extract its crystalline domains through a procedure that destroys its amorphous phase, such as acid etching, so obtaining crystalline cellulose particles called cellulose nanoparticles (NC). These nanoparticles have attracted great scientific interest because they have mechanical properties similar to those of many inorganic types of filler used in polymer matrix composites, like elastic modulus and tensile strength. Moreover, they have nanometric dimensions, which contribute to lower filler contents in the polymer matrix, due to its increased surface area when compared to the one of micrometric fillers. Nanocomposites formed by adding these fillers into polymeric matrices can present attractive commercial properties such as gas barrier, improved thermal properties, and low density, when compared to traditional composites. As NC are nanometric scale fillers, obtained from renewable sources, there is a great interest in their application into biodegradable biopolymer matrixes. Poly (lactic acid), PLA, is an example of biopolymer that presents improved thermal, mechanical and processing properties, when compared to the ones of other commercial biopolymers. In this work, cellulose nanoparticles (NC) were obtained, via acid hydrolysis, using three different methods, in order to study the most efficient method to obtain NC suitable to be used in polymer matrix composites. NC obtention methods I and II employ extraction by H2SO4. Methods I and II differ only in the neutralization step, which involves dialysis, for Method I, and neutralization with NaHCO3, for Method II. In Method III, the extraction of the NCs was performed using H3PO4. The NC were characterized by different techniques such as X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), infrared absorption spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM) and atomic force microscopy (AFM). The characterization results indicated that all methods yielded cellulose nanocrystals. However, only NC obtained by methods II and III showed sufficient thermal stability to be used in composites prepared by melt mixing. The NC/PLA composites were prepared in a mixing chamber, followed by hot press molding. The composites with addition of NC obtained by Method II were characterized by differential scanning calorimetry (DSC), TG, optical microscopy, rheological analysis and scanning electron microscopy (SEM). The cellulose nanoparticles extracted by Method II affected the crystallization process of the PLA. The composite presented a higher degree of crystallinity than the pure matrix. Furthermore, the addition of 3 wt% of the NC in PLA was enough to change its rheological behavior. The rheological results indicated that the morphology is predominantly composed by a fine and homogeneous dispersion of the filler in the matrix. The SEM micrographs corroborate the rheological data, showing, predominantly, NC particles in nanometric scale. Composites with NC obtained by Method III presented micro and milimetric scale clusters of NC particles in the matrix phase and were not extensively characterized.

O adenocarcinoma ocorre em 90% dos casos de tumores malignos dos ovários e apresenta-se bilateralmente em 30 a 50% das pacientes. Devido à falta de sintomas iniciais da doença e à baixa especificidade dos marcadores tumorais existentes, quando detectado, o câncer encontra-se em estadios III e IV da doença, os quais indicam disseminação na cavidade peritoneal. O paclitaxel (PCX) é o fármaco de primeira escolha para o tratamento do câncer de ovário, entretanto a sua baixa solubilidade aquosa reduz sua biodisponibilidade. Dessa forma, no medicamento comercial, Taxol®, o PCX está solubilizado em uma mistura de tensoativos tóxicos. O desenvolvimento de nanocarreadores de fármacos tem sido investigado para promover a redução dos efeitos tóxicos e aumentar a segurança e a eficiência terapêutica com PCX. A funcionalização dos nanocarreadores é uma das estratégias utilizadas para aumentar a seletividade às células tumorais que superexpressam receptores de folato. O objetivo do presente trabalho foi desenvolver e caracterizar nanopartículas poliméricas contendo paclitaxel, funcionalizadas e não funcionalizadas com ácido fólico, visando a otimização do tratamento do câncer de ovário. Os sistemas foram obtidos com sucesso, utilizando técnica de nanoprecipitação. Os resultados obtidos mostraram que as formulações NPPCX e NPPCX-AF apresentaram distribuição de tamanhos de partículas de 140 e 154,6 nm, respectivamente, e índices de polidispersão menores que 0,1, com alta eficiência de encapsulação do PCX. Os resultados obtidos foram adequados para a via de administração endovenosa e promoção do direcionamento ativo no ambiente tumoral. Os resultados in vitro em testes de citotoxicidade em linhagens celulares SKOV-3 e OVCAR-3 demonstraram que as nanopartículas contendo PCX (NPPCX e NPPCX-AF) foram capazes de disponibilizar o PCX e reduzir a viabilidade celular. Os ensaios de citometria de fluxo e de microscopia confocal demonstraram a capacidade de ambas as nanopartículas apresentaram um uptake celular tempo dependente, mostrando a capacidade dos nanocarreadores serem internalizados. Além disso, comparando as duas linhagens celulares, a SKOV-3 apresentou maior uptake por apresentar maior número de receptores de folato. Dessa forma, as análises in vitro sugerem que os nanocarreadores, NPPCX e NPPCX-AF, apresentam potencial para a otimização da terapia do câncer de ovário. No entanto, estudos in vivo são necessários para a obtenção de resultados adicionais relativos à eficiência e à segurança para o tratamento de câncer de ovário. / Adenocarcinoma occurs in 90% of cases of malignant ovarian cancer and is present bilaterally in 30 to 50% of patients. Due to lack of initial symptoms and the low specificity of the existing tumor markers, the cancer is detected when it\'s in stages III and IV, which indicate spread into the peritoneal cavity. Paclitaxel (PCX) is the drug of first choice for ovarian cancer treatment, but it has low aqueous solubility, which reduces its bioavailability. Thus, in the commercial drug, Taxol®, PCX is solubilized in a mixture of toxic surfactants. The development of drug nanocarriers has been investigated to promote the reduction of toxic effects and increase the safety and therapeutic efficacy of PCX. Functionalization of nanocarriers is one of the strategies used to increase selectivity to tumor cells that overexpress folate receptors. The aim of the present work was the development and characterization of folate-modified nanoparticles (NPPCX-AF) and unmodified nanoparticles (NPPCX) and evaluation of in vitro efficacy of developed systems using adenocarcinoma cell lines. The systems were successfully obtained using nanoprecipitation technique. The results showed that the NPPCX and NPPCX-AF formulations had a particle size distribution of 140 and 154.6 nm, respectively, and polydispersity indexes smaller than 0.1, with high PCX encapsulation efficiency. The results obtained were suitable for the intravenous administration route and promotion of active targeting in the tumor microenvironment. The in vitro cellular cytotoxicity assays of SKOV-3 and OVCAR-3 cell lines demonstrated that NPPCX and NPPCX-AF were able to release PCX and reduce cell viability. The flow cytometry assays demonstrated that both nanoparticles presented a time dependent cellular uptake, showing the ability of nanocarriers to be uptake. In addition, comparing both cell lines, SKOV-3 showed a higher uptake due to its greater amount of folate receptors. Thus, in vitro results suggested that the nanocarriers, NPPCX and NPPCX-AF, present a distinguish potential for ovarian cancer therapy optimization. In vivo studies are needed to confirm the in vitro results and provide additional data regarding safety and efficacy of ovarian cancer treatment.

Este trabalho descreve um estudo da reação de oxidação eletroquímica de uma monocamada de monóxido de carbono (CO) adsorvido (Stripping de CO) sobre materiais eletrocatalíticos não suportados bem como a influência do suporte nas propriedades estruturais e eletroquímicas dos eletrocatalisadores suportados. Os eletrocatalisadores estudados foram platina (Pt) não suportada bem como Pt suportada em carbono Vulcan (Pt/C) e em óxidos de rutênio (Pt/RuO2) e estanho (Pt/SnO2). Os materiais foram caracterizados por Difratometria de Raios X (DRX), Espectroscopia por Dispersão de Energia de Raios X (EDX), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Espectroscopia de Absorção de Raios X (XAS). Os resultados encontrados para duas amostras de Pt não suportada mostraram que os materiais são compostos de aglomerados de nanopartículas de Pt com cerca de 10 nm e revelam múltiplos picos de oxidação de CO em meio de ácido perclórico 0,1 mol L-1, tanto em condições potenciodinâmicas quanto potenciostáticas. Foi demonstrado que o stripping de CO potenciodinâmico pode fornecer evidências acerca do tamanho de partícula e que partículas maiores apresentam os menores sobrepotenciais para a reação em questão. A partir de experimentos de oxidação de CO sob condições potenciostáticas e com o auxílio de um modelo para a reação, foram encontrados os valores das constantes de velocidade para cada processo, cujo comportamento em função do potencial revelou diferenças entre os dois materiais estudados, o que também sugere mudanças no mecanismo da reação ou na isoterma de adsorção das espécies envolvidas. No caso dos eletrocatalisadores suportados Pt/C, Pt/RuO2 e Pt/SnO2, o suporte pode influenciar nas propriedades estruturais e eletrônicas, como evidenciado pelos experimentos de XAS, como também se apresentar como um co-catalisador para a reação de oxidação de CO, como encontrado para os materiais Pt/RuO2 e Pt/SnO2, visto que apresentaram menores sobrepotenciais para a oxidação de CO se comparados com Pt/C. Tal fato pode ser comprovado também por meio dos estudos nos quais Pt não suportada foi posteriormente ancorada nos diferentes suportes estudados, onde se destacou o material Pt + RuO2, que apresentou o menor sobrepotencial para a reação. De maneira comparativa, foi estudada a reação de oxidação de etanol sobre os catalisadores suportados e os resultados mostraram que os óxidos de rutênio e estanho aumentam as densidades de correntes amostradas a partir de saltos potenciostáticos. / This work describes a study of carbon monoxide monolayer electrochemical oxidation (CO stripping) on unsupported electrocatalysts as well as the influence of the support on the structural and electrochemical properties of the supported electrocatalysts. The materials studied comprised unsupported platinum (Pt) nanoparticles, Pt nanoparticles supported on high surface area carbon (Pt/C), and Pt nanoparticles supported on ruthenium oxide (Pt/RuO2) and on tin oxide (Pt/SnO2). All materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX), Transmission Electron microscopy (TEM), and X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS). The results for two samples of unsupported Pt nanoparticles revealed the materials are formed by agglomerates of Pt nanoparticles of about 10 nm with slight differences between the samples, and the CO stripping electrochemical oxidation in 0.1 mol L-1 HClO4 showed multiple oxidation peaks in both potentiodynamic and potentiostatic conditions. It was demonstrated that potentiodynamic CO stripping can give evidences about the particle size, in which larger particles present smaller overpotentials for the reaction. From potentiostatic CO electro-oxidation, aided by a mathematical model of the reaction, it was found the reaction rate constant for each process and its behavior as a function of the potential revealed differences between the two samples, also suggesting differences in the mechanism of the reaction or in the adsorption isotherm for the involved species. In the case of the supported electrocatalysts Pt/C, Pt/SnO2, and Pt/RuO2, the support seems to influence in the structural and electronic properties, as probed by XAS experiments, as well as to participate as a co-catalyst in the CO oxidation, as in the case of Pt/SnO2 and Pt/RuO2, once they presented lower overpotentials for CO oxidation if compared to Pt/C. This fact was also confirmed by studies using mixtures of unsupported Pt nanoparticles and the different supports described, in which the system Pt + RuO2 presented the lowest overpotential for the reaction. From a comparative point of view, ethanol electrochemical oxidation was also investigated on the different prepared materials and the results showed that RuO2 and SnO2 as the catalyst supports increase the current density at a given potential in the potential step experiments.

Neste trabalho foram estudadas as nanopartículas magnéticas (NPs) de interesse em biomedicina de Fe3O4 e de Fe3O4 dopadas com Gd 5% pela técnica de Espectroscopia de correlação angular gama-gama perturbada (CAP). As amostras de Fe3O4 foram sintetizadas pelos métodos de co-precipitação e decomposição térmica e as nanopartículas de Fe3O4 dopadas com Gd 5% foram sintetizadas pelo método da coprecipitação. As amostras de nanoparticulas foram caracterizadas quanto a sua estrutura pela difração de raios X (DRX) e quanto ao seu tamanho pela técnica de microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os resultados mostram que as nanoparticulas de ferrita mostram estrutura pertencente ao grupo espacial Fd3m e que seu tamanho é de 10 nm quando sintetizada por decomposição térmica e entre 7 e 15 nm quando sintetizada por co-precipitação. As nanopartículas de Fe3O4 sintetizadas pelo método de decomposição térmica apresentaram maior monodispersão do que as nanopartículas sintetizadas pelo método de co-precipitação, ou seja, o tamanho de grão estava mais homogêneo. A técnica CAP mostrou que a variação de tamanho das nanopartículas infuencia no comportamento magnético das mesmas e o dopante Gd atrapalha a introdução da sonda radioativa por competir pelos sítios de Fe. / In the work reported in this dissertation, magnetic nanoparticles of Fe3O4 and 5% Gddoped Fe3O4, which have applications in biomedicine, were studied by Perturbed Gamma-Gamma Angular correlation spectroscopy (PAC). Fe3O4 samples were synthesized by both, co-precipitation and thermal decomposition methods. Gd-doped Fe3O4 magnetic nanoparticles were synthesized only by co-precipitation method. Analysis of X-ray diffraction (XRD) showed that the samples belong to Fd3m space group. Transmission Electron Microscopy (TEM) showed that nanoparticles have sizes between 5 and 14 nm, suitable for biomedical applications. Fe3O4 nanoparticles synthesized by thermal decomposition method showed greater monodispersed nanoparticles than the samples synthesized by co-precipitation method. PAC technique using radioactive probe 111In (111Cd) showed that the size of the nanoparticles changes magnetic behavior and for the Gd-doped sample PAC measurements results showed that the introduction of radioactive probe is difficult due the presence of an impurity (Gd) and there is a competition for Fe sites between Gd and nuclear probe.

No presente trabalho, é apresentado o desenvolvimento de novos nanocompósito híbridos orgânico-inorgânico, especificamente MnO2/Blendas poliméricas condutoras (BPC) e nanofibras de V2O5 e V2O5/Pani, com propriedades diferenciadas. Estes óxidos nanoestruturados com morfologia definida, bem como a sua combinação com matrizes de polímeros condutores, apresentaram as características necessárias para um bom desempenho como material para catodos de baterias secundárias de lítio e/ou supercapacitores. Através dos resultados obtidos, foi possível demonstrar, de maneira inequívoca, que é possível alcançar um nanocompósito de óxido de metal de transição/polímero condutor, eletroativo e com morfologia definida mediante a síntese por micela reversa. A caracterização das BPC (Pani/PMMA e Ppy/PMMA) mostrou suas vantagens como matrizes para suportar e dispersar nanopartículas de MnO2, evitando o uso de carbono para aumentar a condutividade eletrônica do óxido. Particularmente, a utilização de nanocompósitos MnO2/(Ppy/PMMA), como material para supercapacitores, demonstrou que a distribuição homogênea das nanopartículas de MnO2 na BPC favorece a rápida difusão dos íons, o que indica que as nanopartículas, imobilizadas numa matriz polimérica condutora, tornam o material mais acessível à inserção de ambas as espécies (íons e elétrons). Comprovou-se a diferença de estabilidade mecânica entre as nanofibras de V2O5 e V2O5/Pani, revelando que a presença do polímero minimiza as variações, nas propriedades mecânicas da matriz inorgânica, durante o processo de intercalação de Li+. As nanofibras de V2O5/Pani revelaram uma maior capacidade especifica e uma cinética de intercalação mais rápida (devido ao caminho difusional mais curto no sólido nanoestruturado), que as nanofibras de V2O5. A presença de Pani, nas nanofibras, diminui a queda ôhmica e fornece um caminho condutor alternativo para unir as partículas isoladas do óxido, tornando-as eletroquimicamente ativas. De uma maneira geral, observou-se um sinergismo entre os materiais, isto é, a combinação de características positivas dos polímeros condutores eletrônicos junto às dos óxidos geraram um novo material com propriedades melhoradas, quando comparados aos componentes originais. / In this work, new nanostructures formed from a mixture of MnO2 and conducting polymer blends (CPB), and new materials with specific morphology (nanofibers), constituted of V2O5 and V2O5/Pani have been investigated for application in energy storage devices, specifically, as cathode material for secondary lithium batteries and supercapacitors. Different nanostructures were prepared by reverse micelle method. Colloidal assemblies are used to control the size and the shape of the particles. The growth of the obtained particles was controlled by two condition: (i) time of the synthesis and (ii) size of the polar core. The characterization of CPB (Pani/PMMA and Ppy/PMMA) shown that this blends give an opportunity for the design of materials with improved properties, (stability, charge propagation dynamics) affording an ultimate degree of dispersion for the nanoparticles (MnO2). We also describe the preparation of electrodes with hybrid films formed by MnO2 dispersed into CPB. The resulting modified electrodes have been used for the fabrication of a supercapacitor and cathodes for lithium batteries. On the other hand, we explore the relationship between the nanoscale morphology and electrochemical performance of V2O5 and V2O5/Pani nanofibers. Both type of sample were examined by several techniques to characterize their structure and morphology. It was found that V2O5/Pani shows improved cycling behavior compared to the V2O5 one. The polymer looks to improve capacity of the nanohybrid electrodes due to the homogeneous distribution of the induced stress during cycling. The rate capabilities of the nanostructured electrodes were compared with the obtained value for thin-film electrodes containing the same type of the electrode material. Spectroscopy electrochemical impedance and cyclic voltammetry experiments have shown that the nanostructured electrode affords higher solid state kinetic and capacities than thin film electrodes. Therefore, the general notion behind these efforts is to combine the attractive properties of each material (conducting polymers and metal transition oxides)while taking advantage of synergistic effects that might mitigate against unattractive features observed for the individual materials.

Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e estudo fotoluminescente de nanopartículas à base de óxido misto de estanho e titânio dopadas com európio, térbio e neodímio visando à utilização como marcadores luminescentes em sistemas biológicos. As sínteses foram feitas pelos métodos de coprecipitação, sol-gel proteico e Pechini e as partículas foram caracterizadas por espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e espectroscopia de absorção de raios X. Os estudos das propriedades fotoluminescentes foram realizados para os luminóforos dopados com európio, térbio e neodímio, sintetizados pelo método de coprecipitação. Para o luminóforo dopado com európio foi possível calcular os parâmetros de intensidade e o rendimento quântico e este apresentou resultados satisfatórios. Tratando-se de uma marcação em sistemas biológicos fez-se necessário a funcionalização destas partículas para que as mesmas se liguem à parte biológica a ser estudada. Sendo assim, funcionalizou-se as nanopartículas pelos métodos de microondas e Stöber e caracterizou-se por espectroscopia de infravermelho, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por dispersão de energia e difração de raios X, obtendo-se resposta qualitativa da eficácia da funcionalização. O método espectroscópico da ninidrina foi utilizado para a quantificação da funcionalização dos luminóforos. Os estudos fotoluminescentes das partículas funcionalizadas demonstram a viabilidade do uso destes luminóforos como marcadores luminescentes. / This work presents the synthesis, characterization and photoluminescent study of tin and titanium mixed oxide nanoparticles doped with europium, terbium and neodymium to be used with luminescent markers on biological systems. The syntheses were done by co-precipitation, protein sol-gel and Pechini methods and the nanoparticles were characterized by infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and X-ray absorption spectroscopy. The photoluminescent properties studies were conducted for luminophores doped with europium, terbium and neodymium synthesized by coprecipitation method. For luminophore doped with europium it was possible to calculate the intensity parameters and quantum yield and it showed satisfactory results. In the case of biological system marking it was necessary the functionalization of these particles to allow them to bind to the biological part to be studied. So the nanoparticles were functionalized by microwave and Stöber methods and characterized by infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy and X-ray diffraction obtaining qualitative response of functionalization efficacy. The ninhydrin spectroscopic method was used for quantification of luminophores functionalization. The photoluminescent studies of functionalized particles demonstrate the potential applying of these luminophores as luminescent markers.

Os nanomateriais, nanopartículas e nanocompósitos apresentam novas propriedades físicas e químicas, que combinam as do mundo clássico com as do mundo quântico, e despontam de maneira surpreendente na ciência e na vida cotidiana impulsionando a era da nanotecnologia. Os avanços tecnológicos nessa nova ciência estão atrelados à descoberta de materiais com características inovadoras e as moléculas atualmente são peças chaves de sistemas mais elaborados e projetados para maior desempenho. A presente dissertação teve como principal proposta levantar o estado da arte da utilização da nanotecnologia em diagnóstico e terapia no panorama nacional. O trabalho abordou pesquisa bibliográfica em bases de dados e pesquisa de campo com entrevistas semi estruturadas a profissionais locais atuantes na área biomédica. A coleta de dados evidenciou o progresso da nanotecnologia em função do tempo de acordo ao crescimento do número de publicações desde os primeiros artigos publicados até o presente e mostrou que ainda é incipiente o número de referências da nanotecnologia dentro da área nuclear: IAEA/INIS 25.948, frente a MEDLINE 90.627, PubMed 102.738 e Scopus 268.299 em maio 2015. A revisão bibliográfica contextualizou e embasou os conceitos, como interação da nanotecnologia nos sistemas biológicos e também a utilização e problemática da fiscalização e regulamentação nacional. Chegou-se à conclusão que a nanomedicina no Brasil está em processo de evolução e desenvolvimento tecnológico. O País se encontra atualmente em fase de testes pré clínicos de nanomedicamentos e ainda não possui produção em escala industrial, e está na criação e implantação legislativa. O conhecimento e a tecnologia estão sediados em pólos já desenvolvidos, fundamentalmente na região sudeste, e que mesmo nesta, a nanotecnologia encontram-se numa etapa muito inicial de aplicação no setor terapêutico e diagnóstico. / Nanomaterials, nanoparticles and nanocomposites exhibit new physical and chemical properties, matching those from the classic world with the ones from the quantum world: they emerge, surprisingly, in science and everyday life, boosting the era of nanotechnology. Technological advances in this new science are linked to the discovery of materials with innovative characteristics and molecules are, nowadays, key pieces of more complex systems designed for higher performance. This work was, mainly, proposed to improve the state of the art nanotechnology use for both diagnosis and therapy, in the national scene. This work covered bibliographic research in databases and field survey with semi-structured interviews with local professionals working in the biomedical field. Data collection showed the progress of nanotechnology, as a function of time, in agreement with the growing number of publications since the first articles published to date, demonstrating that the number of nanotechnology references is still deficient, within the nuclear area: IAEA / INIS 25 948 , compared to 90,627 MEDLINE, PubMed and Scopus 268 299 102 738, in May 2015. The literature review contextualized and comprised some concepts, such as the nanotechnology interaction with biological systems and, also, its use and problems concerning supervision and national regulation. We came to the conclusion that nanomedicine, in Brazil, is under an evolution process and technological development. The country is, currently, in a preclinical testing phase of nanodrugs, which are not produced in industrial scale yet. Also, we are working for creating and establishing a legislative policy. Our knowledge and technology are based on a geographical distribution already developed, mainly, in the southeastern region. Nevertheless, even there, nanotechnology is at an early stage as to its application for therapeutic and diagnostic purposes.

Orientador: Marcio José Tiera / Banca: Carla Cristina Schmitt Cavalheiro / Banca: Iêda Aparecida Pastre Fertonani / Resumo: O presente trabalho apresenta a síntese, caracterização e estudo da auto-associação em solução aquosa de derivados anfifílicos zwiteriônicos de quitosana com potencial para o transporte e a liberação controlada de fármacos. Derivados anfifílicos foram obtidos a partir de quitosana previamente desacetilada e degradada, que foram submetidos à reação de adição de Michael com o monômero hidróxido de 1-(3-sulfopropil)-2-vinilpiridina (SPP). O derivado hidrofílico obtido foi posteriormente por modificado com o grupo dodecil aldeído (DD) por meio de reação de aminação redutiva. Os graus de substituições (GS) pelos grupos DD e SPP foram determinados utilizando as técnicas de espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênios RMN de 1H, espectroscopia no infravermelho IV e titulação potenciométrica essas técnicas foram utilizadas para caracterizar a quitosana e seus derivados. Os graus de substituição por SPP foram de 36 e 46% e com grupos dodecil variaram de 2 a 10%. A massa molar média foi determinada utilizando cromatografia de permeação em gel (GPC). E o estudo do comportamento associativo em meio aquoso foi realizado utilizando-se a espectroscopia de fluorescência, espectroscopia no UV-Vis, espalhamento de luz dinâmico (DLS) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Os derivados hidrofílicos permaneceram solúveis em toda a faixa de pH e os derivados anfifílicos demostraram um comportamento similar aos surfactantes convencionais. As concentrações de agregação crítica (CAC), foram determinadas com a sonda fluorescente o pireno, os valores variaram de 0,005 até 0,017 g L-1 foi observado um decréscimo nos valores com o aumento do conteúdo hidrofóbico e pH. Medidas de DLS mostraram que os derivados formam agregados com diâmetros que variam de 100 a 1000 nm e o potencial zeta varia de acordo pH da solução. Imagens de TEM mostraram agregados esféricos de tamanhos variados ... / Abstract: This work presents the synthesis, characterization and self-association study of amphiphilic zwitterionic derivatives of chitosan in aqueous solution as potential drug delivery systems. Amphiphilic derivatives were obtained from deacetylated and degraded chitosan, followed by Michael addition reaction with the monomer 1-(3-sulfopropyl)-2-vinylpyridine hydroxide (SPP). The hydrophilic derivative was further modified with dodecyl groups (DD) by reductive amination reaction. The degrees of substitution (DS) by DD and SPP groups were determined using H1-NMR, and FTIR and potentiometric titration techniques were used to characterize chitosan and its derivatives. The degrees of substitution by SPP were 36 and 46 % and by dodecyl groups varied from 2 to 10%. The average molecular weights were determined using the gel permeation chromatography (GPC). The study of the selfassociation in aqueous solution was performed by using fluorescence spectroscopy, UV-Vis, dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM) techniques. The hydrophilic derivatives were soluble in all pH range and the amphiphilic derivatives exhibited self-association behavior similar to conventional surfactants. The critical aggregation concentrations, determined from pyrene fluorescence, varied from 0.005 to 0.017 g l-1 and were shown to decrease with both, the increasing hydrophobic content and pH. DLS measurements showed that self-association of the amphiphilic derivatives leads to formation of aggregates having diameters varying from 100 to 1000 nm and the zeta potential varied according with the pH. The TEM images showed spheroidal aggregates of varied sizes in accordance with DLS measurements. Quercetin was used as a model for drug loading study and the results showed that solubilizing capacity increased from 17 to 54% with the hydrophobic content of the ... / Mestre

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