Vias reacionais paralelas são possíveis durante a eletro-oxidação de etanol sobre nanopartículas metálicas não suportadas (platina e platina-ródio). Neste trabalho são relatadas a influência da natureza do eletrólito suporte HClO4 (0,1 mol L-1) e H2SO4 (0,5 mol L-1) na eletro-oxidação de 0,01 mol L-1 de etanol e o efeito da concentração do etanol (0,01 a 1,0 mol L-1) na seletividade do caminho da reação em 0,1 mol L-1 HClO4. Ademais, se identificou os adsorbatos formados e relatou a influência do segundo metal nos materiais à base de platina para a eletro-oxidação do etanol. Para elucidar o comportamento reacional, utilizou-se da técnica espectroscópica FTIR in situ, associada aos estudos eletroquímicos de voltametria cíclica e cronoamperometria. Os resultados mostraram que há maior atividade eletrocatalítica na oxidação do etanol em ácido perclórico do que para o ácido sulfúrico. Isto é devido a forte adsorção de (bi) sulfato em domínios (111) inibindo a adsorção dissociativa do etanol sobre a Pt. Por meio de FTR in situ se observa o início de COads (COL 2040 cm-1) em 0,05 V em HClO4 e apenas em 0,4 V para o H2SO4. Os produtos formados na eletro-oxidação do etanol, mostraram forte dependência com a concentração. Em concentrações baixas de etanol (0,01 a 0,05 mol L-1) a oxidação ocorre via formação de CO2. Entretanto, em elevadas concentrações de etanol (0,1 a 1,0 mol L-1) tem-se, além da formação de CO2, a formação de ácido acético e acetaldeído. Em regime potenciostático, 0,48 V, a densidade de corrente máxima foi para a concentração de 0,5 mol L-1 de etanol, formando majoritariamente ácido acético e acetaldeído. A presença de ródio nos materiais a base de platina favoreceu a quebra da ligação C-C em relação ao material com platina pura. Porém, neste caso de concentrações baixas de etanol (0,05 mol L-1), observou por FTIR in situ que além da oxidação do etanol via CO2, há as vias de formação de ácido acético e acetaldeído. / Parallel reaction pathways are possible during ethanol electro-oxidation on unsupported metal nanoparticles (Pt and PtRh). In the present work, the effect of the base electrolyte, namely HClO4 (0.1 mol L-1) and H2SO4 (0.5 mol L-1), on the 0.01 mol L-1 ethanol oxidation is reported. We had also investigated the effects of the ethanol concentration on the reaction pathways between 0.01 and 1.0 mol L-1. Electrochemical studies and in situ FTIR revealed that Pt presented lower catalytic activity for the ethanol oxidation in H2SO4 than in HClO4, for 0.01 mol L-1 ethanol. This observation indicates that strong adsorption of sulfate on (111) domains inhibits the dissociative adsorption of ethanol. In situ FTIR measurements showed the onset of a COads (COL 2040 cm-1) band at 0.05 V in perchloric acid, while this band appears only at 0.4 V in sulfuric media. The products formation showed a strong dependence on the ethanol concentration. FTIR spectra revealed the major product of the oxidation in low ethanol concentrations (0.01 to 0.05 mol L-1) was CO2. However, in high ethanol concentration (0.1 to 1.0 mol L-1) the products were CO2, acetic acid and acetaldehyde. Chronoamperometric curves at 0.48 V revealed maximum activity in ethanol concentration of 0.5 mol L-1, where acetic acid and acetaldehyde were the major products. The presence of rhodium in platinum based materials favors the dissociation of the C-C bond. However, in this case, it was observed by FTIR spectra the formation of acetic acid and acetaldehyde, as long as CO2, in lower ethanol concentration (0.05 mol L-1).

Um dispositivo eletroquímico foi desenvolvido para a determinação simultânea de sulfametoxazol (SMX) e trimetoprim (TMP), utilizando voltametria de pulso diferencial e um eletrodo de carbono vítreo (GC) modificado com o compósito óxido de grafeno reduzido (rGO) e nanopartículas de prata (AgNPs), sintetizados por dois métodos: químico e o eletroquímico. A morfologia e o comportamento eletroquímico dos eletrodos GC modificados com os compósitos rGO/AgNPs (método químico) e rGO-AgNPs (método eletroquímico) foram caracterizados por microscopia eletrônica de varredura acoplada a um canhão de elétrons (FEG-SEM) e voltametria cíclica (CV). Essas técnicas demostraram que, nos dois métodos utilizados, o óxido de grafeno (GO) foi modificado com as AgNPs, e que o compósito sintetizado pelo método eletroquímico apresentou uma melhor dispersão das nanopartículas, resultando em um aumento da área superficial quando comparado ao compósito rGO/AgNPs. Assim, o eletrodo GC/rGO-AgNPs foi avaliado e otimizado na determinação simultânea de SMX e TMP e atingiu limites de detecção de 0,6 µmol L-1 para o SMX e 0,4 µmol L-1 para o TMP. O dispositivo eletroquímico proposto, GC/rGO-AgNPs, foi aplicado com sucesso na determinação simultânea de SMX e TMP em águas residuárias. / An electrochemical device was developed for the simultaneous determination of sulfamethoxazole (SMX) and trimethoprim (TMP) using differential pulse voltammetry, and a glassy carbon electrode (GC) modified with the reduced graphene oxide composite (rGO) and silver nanoparticles (AgNPs), synthesized by two methods: chemical and electrochemical. The morphology and the electrochemical behavior of the GC electrode modified with composite rGO/AgNPs (chemical method) and rGO-AgNPs (electrochemical method) were characterized by scanning electron microscopy coupled to an electron gun (FEG-SEM) and cyclic voltammetry (CV). These techniques demonstrated that, in both methods, the graphene oxide (GO) was modified with AgNPs, and the composite synthesized by the electrochemical method showed a better dispersion of the nanoparticles, resulting in an increased surface area when compared to the composite rGO/ AgNPs. Thus, the GC/rGO-AgNPs electrode was evaluated and optimized for simultaneous determination of SMX and TMP and achieved detection limits of 0,6 µmol L-1 to SMX and 0,4 µmol L-1 for the TMP. The proposed electrochemical device, GC/rGO-AgNPS, was successfully applied for the simultaneous determination of SMX and TMP in wastewater.

O objetivo principal deste trabalho de doutorado foi a confecção de materiais híbridos formados a partir da união de nanopartículas de ouro com o polímero poli(3-hexiltiofeno) (P3HT). Os materiais híbridos foram obtidos através da produção de filmes de Langmuir e Langmuir-Schaefer (LS). Nanopartículas de ouro foram sintetizadas em fase aquosa (NpAu), utilizando o método de Turkevich e também, encapsuladas com 1-Octadecanotiol (NpAuOctatiol), apresentando solubilidade em clorofórmio. As NpAu foram utilizadas na subfase de uma cuba de Langmuir e o P3HT espalhado na interface ar/água. Ao transferir o filme de Langmuir formado para um substrato sólido, na forma de filme de Langmuir-Schaefer (deposição horizontal) foi possível obter um material híbrido contendo NpAu e P3HT. As NpAuOctatiol foram utilizadas para preparação de filmes LS híbridos através do espalhamento de soluções contendo uma mistura de P3HT com NpAuOctatiol com diferentes proporções. A presença das nanopartículas de ouro foi comprovada, principalmente, pelas imagens de MEV-FEG. Os filmes LS do P3HT apresentaram anisotropia ótica, permitindo inferir o tipo de orientação das moléculas tanto nos filmes de Langmuir como LS. A incorporação das nanopartículas de ouro no filme influencia na orientação do P3HT, bem como no processo fotodegradativo. Esses filmes foram utilizados em testes de sensibilidade para vapores de compostos orgânicos e água através de medidas de absorção da luz visível. Os filmes apresentaram sensibilidade apenas para três dos solventes testados: tolueno, THF e clorofórmio. Os filmes de P3HT apresentam comportamento eletrocrômico, e esse efeito pode ser observado através da aplicação de potencial por voltametria cíclica durante o registro do espectro de absorção no visível dos filmes. Comportamento eletrocrômico similar foi observado em todos os filmes LS, os quais apresentaram reversibilidade da cor inicial somente com a passagem do potencial inverso ou após certo tempo, o que não se observou para os filmes spin-coating, que apresentou recuperação da cor imediatamente após o potencial ser interrompido. Esse fato indica que o maior ordenamento dos filmes LS mantém a dopagem do filme por mais tempo, e que a presença das nanopartículas de ouro não altera essa propriedade. / The main aim of this doctorate work was the preparation of hybrid materials formed from the union of gold nanoparticles with the polymer poly (3-hexylthiophene) (P3HT). The hybrid material was obtained through the production of Langmuir and Langmuir-Schaefer (LS) films. Gold nanoparticles were synthesized in aqueous phase (AuNp) using the Turkvich method and encapsulated with 1-Octadecanethiol (AuNpOctathiol) with solubility in chloroform. The AuNp were used in the subphase of a Langmuir trough and the P3HT was spread at the air/water interface. When the Langmuir film was transferred, forming the Langmuir-Schaefer films (horizontal deposition), it was possible to get a hybrid material containing AuNp and P3HT. The AuNpOctathiol were used for the preparation of hybrid LS films through the spreading of a solution containing a mixture of P3HT and AuNpOctathiol with different proportions. The presence of gold nanoparticles has been demonstrated mainly by FEG-SEM images. The LS films of P3HT showed optical anisotropy, allowing to infer the type of orientation of the molecules in both Langmuir and LS films. The incorporation of gold nanoparticle in the film influenced the orientation of P3HT, as well as the process of photodegradation of LS films. These films were used in sensitivity tests for vapor of volatile organic compounds and water through measurements of visible light. The films showed sensitivity only for three of the tested compounds: toluene, THF and chloroform. P3HT films exhibited electrochromic behavior and this effect can be observed by applying potential through cyclic voltammetry during the registration of the absorption in the visible spectrum of the film. A similar Electrochromic behavior was observed in all LS films, showing reversibility of the initial color only with the passage of the reverse potential, or after a certain time. Such behavior was not observed in Spin-coating films, which showed recovery of the color immediately after stopping the potential. This fact indicates not only that greater order of LS films maintains the film doping, but also the presence of gold nanoparticles does not change this property.

FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / A gelatina comestÃvel usada como precursor orgÃnico no mÃtodo sol-gel protÃico gerou nanopartÃculas de Aluminato de NÃquel (NiAL2O4 ). Foram elaborados seis sÃries de soluÃÃes preparadas com gelatina comestÃvel, Ãgua e sais de Ni (NiCL2.6H2O) e de AL (ALCL3.6H2O) ou (AL(NO3)3 9H2O), sendo a razÃo de Ni:AL de 1:4. Cinco sÃries foram submetidas a secagem e sinterizaÃÃo em temperatura variando de 500ÂC a 1000ÂC com intervalos de 100ÂC sob uma taxa de aquecimento de 10 C/min. A sÃrie restante seguiu o mesmo processo, entretanto foi mantida em temperatura constante de 800ÂC e variando o tempo, sendo doze(12h), nove(9h),seis(6h) e trÃs(3h) horas. Nas temperaturas acima de 700ÂC foram obtidos cristais bastante uniformes de NiAL2O4, mas em geral, na temperatura de 800ÂC foram encontrados os menores tamanhos de partÃcula, atà cerca de 5nm. Com base na difraÃÃo de raios-X (DRX) do material sintetizado foi feitaa caracterizaÃÃo estrutural pelo MÃtodo Rietveld de refinamento, com essa anÃlise foram obtidos parÃmetros estruturais como concentraÃÃo de fases cristalinas, tamanho das partÃculas e a morfologia da estrutura. O tamanho das partÃculas obtido usando a fÃrmula de Scherrer foi comparado com o valor obtido pelo grÃfico de Williamsom-Hall, bem como a microdeformaÃÃo das amostras foi calculada com base nesse grÃfico. Algumas amostras foram submetidas à analise de DSC para determinar as variaÃÃes de energia . Algumas amostras foram submetidas à analise de B.E.T como forma de determinar Ãrea superficial do material, importante parÃmetro para aplicaÃÃo em catÃlise. Observou-se que foi bastante viÃvel a obtenÃÃo do NiAL2O4 via mÃtodo sol-gel protÃico e que o material obtido apresentou boas propriedades para aplicaÃÃo em catÃlise e para indÃstria da pigmentaÃÃo.

Aterosclerose é uma doença inflamatória e proliferativa que tem início quando fatores de risco alteram o endotélio vascular. Células inflamatórias e vasculares liberam citocinas e fatores de crescimento que estimulam a proliferação e migração das células de músculo liso e a síntese de componentes da matriz extracelular. A nanoemulsão lipídica LDE se concentra em regiões onde a proliferação celular e a inflamação são maiores, tornando-se um veículo para fármacos. O etoposide, fármaco antiproliferativo, ainda não foi explorado no tratamento da aterosclerose. O paclitaxel recobre stents utilizados em angioplastia para evitar a reestenose. A associação do LDE-etoposide ao LDE-paclitaxel aumentaria o efeito antiproliferativo dos fármacos isolados, por agirem em diferentes fases do ciclo celular. Este estudo tem por objetivos avaliar a eficácia do tratamento com LDE-etoposide e com a combinação LDE-etoposide/LDE-paclitaxel da aterosclerose induzida por dieta rica em colesterol em coelhos; comparar a eficácia dos tratamentos; no grupo de tratamento mais eficaz e no grupo Controle, avalia a expressão protéica de receptores de lipoproteínas, citocinas, MMP9 e marcadores de proliferação celular. Para tanto, 27 coelhos receberam dieta rica em colesterol por 8 semanas. Depois de 4 semanas, foram divididos em 3 grupos: grupo Controle, que recebeu 6 mL de solução salina intravenosa; LDE-etoposide, que recebeu dose de 6mg/kg; e grupo Combinação, que recebeu LDE-etoposide/LDE-paclitaxel nas doses de 6mg/kg e 4mg/kg, respectivamente. Os tratamentos foram administrados uma vez por semana durante 4 semanas. Foram avaliados perfil lipídico, hematológico, ponderal e o consumo de ração. Após a eutanásia, as lesões ateroscleróticas macroscópicas foram medidas. Depois, o arco aórtico foi analisado por morfometria e por imunohistoquímica. Foi observado que não houve diferença no perfil ponderal e no consumo de ração entre os grupos de estudo. No perfil lipídico, ao final do estudo, as concentrações de colesterol total e de triglicérides aumentaram em todos os grupos. O perfil hematológico mostrou redução do número de hemácias nos grupos de tratamento ao final do estudo. Em comparação com o grupo Controle, os animais tratados com LDE-etoposide apresentaram lesões ateroscleróticas 11 vezes menores e o grupo Combinação, apresentou lesões 3 vezes menores. Na análise morfométrica, a área total e a espessura da aorta foram menores no grupo LDE-etoposide quando comparado com os outros dois grupos. O grupo tratado com LDE-etoposide apresentou presença de macrófagos e de células de músculo liso menor que os grupos Controle e Combinação. Como o tratamento com LDE-etoposide apresentou uma maior eficácia, a avaliação dos outros fatores foi feita apenas neste grupo e no grupo Controle para comparação. O grupo LDE-etoposide apresentou menor expressão protéica dos receptores de lipoproteínas, das citocinas inflamatórias, da MMP9 e dos marcadores de proliferação celular topoisomerase II e tubulina. As avaliações mostraram que o tratamento com LDE-etoposide foi mais eficaz no tratamento das lesões ateroscleróticas induzidas em coelhos do que a combinação entre LDE-etoposide/LDE-paclitaxel / Atherosclerosis is an inflammatory and proliferative disease that is triggered by risk factors damaging vascular endothelium. Inflammatory and vascular cells release cytokines and growth factors, promoting the proliferation and migration of smooth muscle cells and extracellular matrix elements synthesis. LDE, an artificial nanoemulsion, concentrates in areas of greater proliferation and inflammation rates and can be used as a vehicle to direct drugs to those cells. Etoposide, an antiproliferative drug, have not been studied in atherosclerosis treatment. Paclitaxel is used in drug-eluting stents to avoid restenosis. The association of LDE-etoposide and LDE-paclitaxel would enhance the antiproliferativo effect of the isolated drugs, due to act in different cell cycle phase. The aim of this study was to evaluate the effectiveness of the treatment with LDE-etoposide and with LDE-etoposide/LDE-paclitaxel of atherosclerosis induced by a cholesterol-rich diet in rabbits; compare the effectiveness of these treatments; in the most effective treatment group and in Control group, evaluate the protein expression of lipoprotein receptors, cytokines, MMP9 and cell proliferation markers. To do so, 3 groups of 9 rabbits were fed a cholesterol-rich diet during 8 weeks then the animals were separated in 3 groups: Control, intravenously injected with 6mL of saline solution; LDE-etoposide, injected with a dose 6mg/kg; and Combination, injected with LDE-etoposide/LDE-paclitaxel in a dose of 6mg/kg and 4mg/kg, respectively. Treatments were administered once a week during 4 weeks. Lipids, blood cell count, weight and food intake were evaluated. The animals were sacrificed and the macroscopic atherosclerotic lesions were measured. Later, the aortic arch was analyzed by microscopic morphometry and by immunohistochemistry. It was seen that there was no difference in food intake and weight between study groups. Total cholesterol and triglycerides concentration increased in all groups. Blood cell count showed reduction of red blood cell in treatment groups at the end of the study. Animals treated with LDE-etoposide showed 11-fold less lesions and Combination group showed 3-fold less lesions than Control group. By morphometric analysis, total area and thickness of aorta were smaller in LDE-etoposide group than the other groups. LDE-etoposide group showed less macrophages and smooth muscle cells than Control and Combination groups. As treatment with LDE-etoposide showed a better efficacy, evaluation of other factor were performed only in LDE-etoposide and Control group, to perform a comparison. LDE-etoposide showed less protein expression of lipoprotein receptors, cytokines, MMP9, and of cell proliferation markers topoisomerase II and tubulina. The analysis showed that LDE-etoposide treatment was more effective in treating atherosclerotic-induced lesions in rabbits than the combination between LDE-etoposide/LDE-paclitaxel

Este trabalho de mestrado descreve a avaliação do emprego do TiO2, obtido por diferentes rotas de sínteses e do TiO2 P25 ambos modificados superficialmente com prata e cobre, como catalisador no processo de fotocátalise heterogênea visando a degradação de fenol e efluentes industriais, especificamente efluentes fenólicos. A deterioração dos recursos hídricos é uma das maiores preocupações da sociedade moderna. Dentre os principais responsáveis pela diminuição sistemática na qualidade dos sistemas aquáticos, destacam-se os compostos orgânicos poluentes presentes em efluentes industriais. Dentre esta vasta gama de compostos, os fenóis mostram-se especialmente deletérios ao meio ambiente, devido a sua elevada toxicidade, tendência a bioacumulação e grandes quantidades em que são gerados pelos mais diversos tipos de atividades produtivas. Este trabalho avaliou a aplicação do TiO2 sintetizado pelos métodos de sol-gel e precipitação homogênea na degradação de fenol e no tratamento de efluentes industriais fenólicos. De um modo geral, após 90 minutos de tratamento estes materiais permitiram uma redução de 90% no teor de fenol e de 30% na concentração de carbono orgânico total. Estes resultados são superiores aos obtidos empregando-se TiO¬2 P25 (material comercial mais utilizado neste tipo de processo). A aplicação destes materiais sintetizados na remediação de uma matriz real complexa (efluente industrial) também mostrou uma melhoria na redução de fenol (cerca de 16%) em comparação ao catalisador comercial. Além da síntese do TiO2, também avaliou-se a modificação da superfície das partículas deste semicondutor com prata e cobre visando mais uma vez um aumento na eficiência do processo de fotodegradação. A deposição de prata ou cobre nas partículas do TiO2 P25 promoveu um aumento na capacidade de redução média de fenol e carbono orgânico deste poluente de 15 e 45%, respectivamente. A modificação superficial do TiO2 sintetizado tanto por sol-gel quanto por precipitação homogênea gerou um aumento médio na eficiência catalítica do semicondutor de 30% na mineralização de fenol e 98% na redução da concentração inicial desta espécie. Aplicando estes catalisadores modificados no tratamento do efluente fenólico houve um aumento na mineralização de 32% e uma redução na concentração inicial de fenol de 98% do efluente fenólico. De maneira geral a síntese do TiO2 e a modificação superficial das partículas do catalisador com prata e cobre mostraram-se bastante promissoras para uma futura aplicação destes materiais na remediação de efluentes fenólicos. / This work describes the evaluation of TiO2, obtained from different synthesis routs and superficially modified with silver and copper, as the catalyst in the heterogeneous photocatalysis process to promote phenol degradation and industrial effluents remediation, specifically phenolic effluents. The deterioration of water resources is one the greatest concerns of modern society. Among many responsible for the systematic decreases in the aquatic systems quality, special attention has been give to the organic pollutant compounds presents in the industrial effluents. Among this wide range compounds, the phenols have been showed many deleterious effect to the environment, especially because their high toxicity, bioaccumulation tendency and large generation by several types of productive activities. This work evaluated the application of TiO2, synthesized by sol-gel and precipitation methods, for phenol degradation and phenolic industrial effluent treatment. In general, after 90 minutes of treatment, these materials allowed to rich a reduction of 90% in the phenol content and of 30% in the total organic carbon concentration. These results were superior those obtained using TiO2 P25 (commercial material usually employed in this kind of treatment). The application of these synthesized materials in the remediation of a real complex matrix (industrial effluent) also showed an improvement in the phenol reduction (about 16%) in comparison with the commercial catalysis. Besides the TiO2 synthesis, the semiconductor surface modification with silver and copper was also evaluated aiming to increase the photodegradation process efficiency. The silver and copper deposition on TiO2 P25 particles promoted an increase of 15 and 45% in average capacity of phenol and organic carbon reduction, respectively. The superficial modification of TiO2 synthesized either for sol-gel or precipitation allowed an average improvement in the catalytic efficiency of 30% for phenol mineralization and 98% to phenol concentration reduction. It was observed an increase of 32% in the mineralization and of 98% in the phenol content reduction applying these modified catalysis in the treatment of a phenolic effluent. In general, the synthesis of TiO2 and its superficial modification with silver and copper have showed a promising alternative to allow a future application of these catalysts in the phenolic effluents remediation.

A nanotecnologia tornou possível estruturar nanopartículas (NPs), utilizando-se polímeros biodegradáveis e atóxicos, como a quitosana (QS) - capaz de carrear e disponibilizar antígenos para a mucosa, devido sua propriedade mucoadesiva. Uma vacina liofilizada, em comparação a uma formulação líquida, possui inúmeras vantagens, tais como melhora na estabilidade do produto e melhor resistência às variações de temperatura, aumentando sua vida de prateleira e possibilitando melhor logística do produto aos locais onde o acesso à rede refrigerada é difícil; ademais, um produto liofilizado tem sua mucoadesividade aumentada, possibilitando maior tempo de permanência na mucosa. O presente trabalho teve como objetivo observar a resposta imune, em camundongos, de uma vacina desenvolvida por um mecanismo de entrega intranasal do HBsAg (Antígeno de superfície da Hepatite B) encapsulado pelo método de incorporação em nanopartículas de quitosana (NPs) liofilizadas. A formação das NPs foi realizada pela interação eletroestática da quitosana e do TPP (tripolifosfato de sódio), utilizando método de geleificação iônica. Formulações de NPs com glicina 5% apresentaram boas características após reconstituição, umidade residual inferior a 1% e processo de liofilização de 13 horas. Foi avaliada a imunogenicidade da inoculação do HBsAg em formulações de NPs de quitosana líquida e liofilizada, verificando-se que a forma líquida produziu anticorpos IgG contra HBsAg. / Nanotechnology has become possible to structure nanoparticles (NPs), using non-toxic and biodegradable polymers such as chitosan (CS), capable of carrying and deliver antigens to the mucosa, due to mucoadhesive property. A lyophilized vaccine compared to a liquid formulation, has several advantages, such as improved product stability as well as better resistance to temperature changes, increasing its shelf life allowing better logistics of the product to places where access to the chain cold is difficult and especially a lyophilized product increases muco-adhesiveness providing for longer staying in the mucosa. The work aims to observe the immune response in mice of vaccine developed by an intranasal delivery mechanism of HBsAg (hepatitis B surface antigen) encapsulated by incorporation method in chitosan nanoparticles (NPs) lyophilized. The formation of NPs was performed by electrostatic interaction between the chitosan and TPP (sodium tripolyphosphate) using the ionic gelation. Formulations showed good characteristics after reconstitution, residual humidity lower than 1% and the lyophilization process 15-hour. In this work, was evaluated the immunogenicity of inoculation of HBsAg in lyophilized and liquid formulations of chitosan nanoparticles, which liquid formulation produced anti-HBsAg antibodies.

Este trabalho visa o estudo de elastômeros de uretano/uréia (PU/PBDO) e elastômeros de acetoxipropilcelulose (APC). No caso dos elastômeros de PU/PBDO, sintetizamos filmes com e sem a presença de grãos magnéticos orientados ou não na matriz elastomérica. Após o processo de síntese, algumas amostras de PU/PBDO com e sem as nanopartículas foram expostas à radiação ultravioleta por algumas horas. Diferentes técnicas foram utilizadas na análise estrutural e comportamento óptico e mecânico destes filmes, tais como, a técnica de ressonância magnética nuclear (RMN) convencional e de campo cíclico rápido, difração de raios X, ensaios de tensão x deformação, birrefringência óptica e microscopias óptica, de força atômica e de força magnética. Os resultados de RMN mostraram que a presença das nanopartículas na estrutura dos filmes de PU/PBDO enfraquece a dependência de T1 com a frequência de Larmor na região de interações inter-segmentos da curva de dispersão. Os módulos de Young das amostras de PU/PBDO não dopadas são maiores que os obtidos para as diferentes situações de amostras dopadas. O filme de APC é mais resistente e flexível que os diferentes filmes de PU/PBDO. Os resultados de raios X mostraram que ambos os filmes são compostos por uma rede reticulada e que o cisalhamento aplicado durante a síntese do filme, assim como, diferentes estiramentos aplicados em determinada direção da amostra, podem induzir uma certa orientação das moléculas em sua direção. Padrões de escala µm são observados em amostras de PU/PBDO, com e sem as nanopartículas magnéticas, quando suas superfícies são irradiadas com luz UV e depois aplicado um estiramento em qualquer direção da amostra. Isso indica que as ligações cruzadas induzidas pela luz UV ocorrem na presença das nanopartículas. Nas amostras de APC, o próprio cisalhamento aplicado ao filme, durante sua preparação, produz um padrão de escala µm em sua superfície. Além deste padrão de escala micrométrica, há formação de padrões de escala macroscópica que aparecem somente durante ou após o estiramento do filme ao longo da direção perpendicular ao cisalhamento. / This work aims the study of the urethane/urea (PU/PBDO) elastomerers and acetoxypropylcellulose (APC) elastomers. In the case of PU/PBDO elastomers, we synthesized films with and without the presence of oriented or not magnetic grains in the elastomeric matrix. After the synthesis process, some PU/PBDO samples with and without the nanoparticles were exposed to ultraviolet radiation for several hours. Different techniques were used in the structural analysis and mechanical and optical behavior of these films, such as, the technique of conventional and fast field cycling nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray diffraction, stress x strain tests, optical birefringence and optical, atomic force and magnetic force microscopy. The NMR results showed that the presence of nanoparticles in the PU/PBDO film structure weakens the T1 dependence with the Larmor frequency in the region of inter-segment interactions of the dispersion curve. Young modules of the PU/PBDO undoped samples are larger than those obtained for the different situations of the doped samples. APC film is more resistant and flexible then different PU/PBDO films. The X-rays results showed that both films are composed of a cross-linked network and that the casting applied during the film synthesis, as different stretches applied in a given direction in the sample can induce a certain orientation of the molecules in their direction. Patterns of the µm are observed in PU/PBDO samples, with and without the magnetic nanoparticles, when their surfaces are irradiated with UV light and then applied a stretch in any direction of the sample. This indicates that cross-links induced by UV light occur in the nanoparticles presence. In APC samples, the actual casting applied to the film during its preparation, produces a pattern of µm scale on its surface. Besides this micron-scale pattern, there is formation of macroscopic patterns that appear only during or after film stretching along the direction perpendicular to the casting.

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.

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.