Este trabalho centrou-se no desenvolvimento tecnológico e na caracterização de nanopartículas poliméricas (nanocápsulas ou nanoesferas) contendo melatonina, empregando diferentes composições, métodos de preparação e concentrações de melatonina. De uma maneira geral, as diferentes suspensões nanoparticuladas foram caracterizadas segundo a determinação dos teores totais de melatonina, a determinação das taxas de associação da melatonina aos nanocarreadores, a análise morfológica, a determinação dos diâmetros médios de partículas e polidispersões, além da determinação dos valores de potenciais zeta. As suspensões de nanocápsulas ou de nanoesferas foram preparadas pelos métodos de deposição interfacial ou de nanoprecipitação, respectivamente. Foram avaliadas as influências do tipo de polímero [Eudragit® S100, Eudragit® RS100, poli(ε-caprolactona) ou poli(lactideo)], de óleo (triglicerídeos dos ácidos cáprico e caprílico, óleo mineral ou Eutanol G®) e de tensoativos (polissorbato 80, poloxamer 188, monooleato de sorbitano, monoestearato de sorbitano ou lecitina) sobre as características físico-químicas das suspensões. Os resultados demonstraram que as nanopartículas apresentaram diâmetros inferiores a 350 nm, encapsulação parcial da melatonina e morfologia esférica. As suspensões de nanoesferas apresentaram eficiências de encapsulação similares, mas diâmetros inferiores às respectivas nanocápsulas. O tipo de polímero empregado influenciou nas taxas de associação da melatonina. De acordo com a maior eficiência de encapsulação (56 %), nanocápsulas preparadas com Eudragit S100® foram selecionadas para secagem por aspersão, empregando dióxido de silício coloidal (3 % m/V). As micropartículas nanorrevestidas obtidas apresentaram eficiência de encapsulação de 93 % e foram capazes de controlar a velocidade de liberação da melatonina, comparativamente ao fármaco puro. O estudo de estabilidade das suspensões de nanocápsulas, comparativamente à nanoemulsão e à nanodispersão dos tensoativos, mostrou que a composição dos sistemas e as condições de armazenamento influenciaram a estabilidade físico-química das formulações. Um delineamento fatorial 23 foi também realizado objetivando-se a comparação das características físicoquímicas de nanocápsulas de Eudragit RS100® contendo melatonina obtidas através de deposição interfacial ou de emulsificação-difusão. As taxas de associação da melatonina não foram influenciadas pela composição das formulações e nem pelo método de preparação empregado. Por outro lado, os diâmetros, as polidispersões, os potenciais zeta, os valores de pH e a estabilidade físico-química foram influenciados pelo método de preparação e/ou pela composição dos sistemas. As propriedades antioxidantes da melatonina associada a nanopartículas foram também avaliadas. Desta forma, experimentos in vitro de lipoperoxidação de microssomas hepáticos e de lipossomas de fosfatidilcolina, induzida pelo radical ascorbil, foram realizados. Nanocápsulas ou nanoesferas preparadas com Eudragit S100® foram selecionadas para o estudo, com base na maior eficiência de associação do fármaco. Nanoemulsão também foi testada para verificar a influência da presença do polímero. A presença da melatonina foi capaz de proteger os lipídios em comparação aos controles, com influência da formulação, da dose de melatonina e do modelo de membrana empregado. Apenas os nanocarreadores poliméricos (nanocápsulas ou nanoesferas revestidas com polissorbato 80) contendo melatonina foram capazes de aumentar significativamente a atividade antioxidante deste fármaco nos dois modelos de membrana empregados. Finalmente, nanocápsulas de Eudragit S100® revestidas com polissorbato 80 foram administradas, intraperitonealmente em camundongos sadios, e os efeitos antioxidantes agudos da melatonina in vivo foram avaliados no cérebro (córtex frontal e hipocampo) e no fígado. Os resultados demonstraram que as nanocápsulas contendo melatonina foram capazes de reduzir significativamente a lipoperoxidação no córtex, no hipocampo e no fígado, ao passo que a solução do fármaco não exerceu efeito significativo. O conjunto dos resultados demonstrou a viabilidade tecnológica da preparação de sistemas poliméricos nanoparticulados e microparticulados contendo melatonina, na forma de suspensão ou de pós, com potencial aplicação tanto no aumento da atividade antioxidante quanto no controle da liberação deste fármaco. / This work has been based on the development and characterization of the melatoninloaded polymeric nanoparticles (nanocapsules or nanospheres) employing different system compositions, methods of preparation and melatonin concentrations. In general, the different nanoparticle suspensions were characterized in terms of melatonin content and its association within the particles, morphology, mean size and polydispersity of the particles, as well as the zeta potentials. The nanocapsule or nanosphere suspensions were prepared by interfacial deposition or nanoprecipitation methods, respectively. The influences of the type of the polymer [Eudragit® S100, Eudragit® RS100, poly(ε-caprolactone) or poly(lactide)], of the oil nature (caprylic/capric triglyceride, mineral oil or Eutanol G®) and of the type of surfactants (polysorbate 80, poloxamer 188, sorbitan monooleate, sorbitan monostearate or lecithin) on the physicochemical characteristics of suspensions were evaluated. The results demonstrated that the nanoparticles presented mean size lower than 350 nm, partial encapsulation of melatonin and they were spherically shape. The nanosphere suspensions presented similar encapsulation efficiencies to nanocapsules, however, the former presented a lower mean size of particles. The type of polymer used in the formulations influenced the encapsulation efficiencies. The nanocapsules prepared with Eudragit S100® were selected to be spray-dried, using colloidal silicon dioxide (3 % w/v), due to the highest encapsulation efficiency (56 %). The nanoparticle-coated microparticles presented the encapsulation efficiency of 93 % and they controlled the release rate of melatonin when compared to the pure drug. The physicochemical stability evaluation of the melatonin-loaded nanocapsule suspensions compared to the nanoemulsion or the nanodispersion of surfactants showed that the composition of the melatonin-loaded system and the storage conditions influenced the physicochemical stability of the formulations. Melatonin-loaded Eudragit RS100®-nanocapsule suspensions prepared by interfacial deposition or by emulsification-diffusion techniques were also compared in terms of physicochemical characteristics using a 23 fatorial-design. The formulation composition or the preparation methods did not influence the encapsulation efficiencies. However, the mean size, polydispersity, zeta potential, pH and physicochemical stability were influenced by the formulation composition and/or by the preparation methods. The antioxidant properties of the melatonin-loaded nanoparticle suspensions were also evaluated. Hence, phosphatidylcoline liposomes or liver microsomes were used as model of the lipid membrane and in vitro lipid peroxidation was induced by free radical ascorbyl. The melatonin-loaded Eudragit S100® nanoparticles (nanocapsules and nanospheres) were selected to this study based on the highest encapsulation efficiencies. The nanoemulsion was also evaluated for studying the influence of the presence of the polymer The results demonstrated that the lipids were protected against peroxidation due to the presence of the melatonin, and this effect depended on the type of formulation, drug concentration and on the type of the membrane model. Only the melatonin-loaded polymeric nanocarriers (polysorbate 80-coated nanocapsules or nanospheres) were able to improve the antioxidant action of melatonin in both membrane model. Finally, the in vivo acute antioxidant capacities of melatonin-loaded polysorbate 80-coated Eudragit S100® nanocapsules in the brain (frontal cortex and hippocampus) and in the liver were compared to the effect of the drug solution, after 1 h of intraperitoneal administration in mice. It was verified that the melatonin-loaded nanocapsules significantly decreased the lipid peroxidation in the cortex, in the hippocampus and in the liver. On the other hand, the melatonin solution did not significantly decrease the lipid peroxidation. Briefly, the results demonstrated the technological viability of the preparation of melatonin-loaded polymeric nanoparticulated and microparticulated systems in the form of suspension or powder. These polymeric particulated systems presented potential applications in both to improve the antioxidant activity and to control the release profile of melatonin.

Esta tese trata do estudo da formação e da reatividade de nanopartículas (NPs) mono- e bi-metálicas por Espectroscopia de Absorção de Raios X Dispersivo (DXAS) in situ. Uma parte do trabalho foi dedicada a aperfeiçoar o método de preparação das NPs, e ao desenvolvimento de uma instrumentação específica para monitorar a formação das NPs (coloides) da síntese químicas em fase líquida. Com isso, foi possível investigar a formação de NPs de platina (Pt), cobre (Cu) e platina-cobre (Pt-Cu). As NPs obtidas também foram caracterizadas por XRD (X-ray Diffraction), TEM (Transmission Electron Microscopy) e HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy). Uma vez formadas e caracterizadas, as NPs foram extraídas da solução coloidal e submetidas a processos térmicos sob atmosferas gasosas (H2S ou H2), ao mesmo tempo que eram analisadas por DXAS in situ. A partir da análise dos dados obtidos foi possível comparar a reatividade das NPs ao envenenamento por enxofre, analisar a sua reversibilidade, além de determinar as energias de ativação (EA) dos processos de sulfetação e redução. O processo de sulfetação das NPs de Pt-Cu se mostrou mais lento do que nas NPs de Pt0,3Pd0,7 e nos casos monometálicos de Pt e Cu, demonstrando que as NPs de Pt-Cu possuem uma maior resistência ao envenenamento por enxofre. Além disso, elas apresentaram reversibilidade ao estado metálico, tornando-as isentas de enxofre após o processo de redução. Tais características torna as NPs de Pt-Cu um material atraente para uso em catálise do Petróleo. / This thesis deals with the study of the formation and reactivity of mono-and bi-metallic nanoparticles (NPs) by in situ Dispersive X-ray Absorption Spectroscopy (DXAS). Part of the work was devoted to improve the method of preparation of the NPs, and the development of a specific instrumentation to monitor the formation of NPs (colloids) via chemical synthesis in liquid phase. Thus, it was possible to investigate the formation of NPs platinum (Pt), copper (Cu) and platinum-copper (Pt-Cu). The obtained NPs were also characterized by XRD (X-ray Diffraction), TEM (Transmission Electron Microscopy) and HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy). Once formed and characterized, the NPs were extracted from the colloidal solution and submitted to thermal processes under gaseous atmospheres (H2S or H2), while they were analyzed by in situ DXAS. From the data analysis it was possible to compare the NPs reactivity to sulfur poisoning, to analyze its reversibility, and to determine the activation energies (EA) for the reduction and sulfidation processes. The sulfidation of Cu-Pt NPs was slower than for the Pt0.3Pd0.7 NPs and monometallic Pt and Cu cases, showing that the Cu-Pt NPs have a high resistance to sulfur poisoning. Furthermore, they presented reversibility to the metallic state, making them free of sulfur after the reduction process. These features make the Cu-Pt NPs an attractive material for use in oil catalysis.

Este trabalho investiga a obtenção de nanopartículas (NP) de óxido de ferro por coprecipitação, sua estabilização com surfactantes e caracterização quanto à morfologia e comportamento magnético. Atualmente, as NP estão sendo amplamente utilizadas para aplicações biomédicas, tais como contraste em imagens médicas e sistema de distribuição de drogas. Na síntese das NP foram investigados, parâmetros como a temperatura da reação, o pH da solução e a velocidade de agitação. O estudo da estabilidade comparou dois diferentes surfactantes: o ácido oleico (AO) e o polietileno glicol (PEG). As NP obtidas foram caracterizadas por difração de raios X (DRX), e quanto à sua morfologia por microscopia eletrônica por varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET), a qual também proporcionou uma distribuição de tamanho de partículas, com variação entre 5 nm e 10,23 nm. A interação entre o óxido de ferro e seus revestimentos foi caracterizada por espectrocopia no infravermelho (FTIR) e espectrocopia Raman. O comportamento magnético das NP foi caracterizado por magnetometria de gradiente de força alternada (AGFM) e espectroscopia Mössbauer. Os resultados revelaram que as NP de óxido de ferro são tipicamente constituídas por magnetita ( ) revestida com AO e PEG e com um tamanho médio de cristalito entre 4,6 e 19,2 nm, calculado através da equação de Scherrer. O AGFM mostrou que as propriedades magnéticas das partículas foram mais eficientes para as NP com revestimento, do que com as NP sem revestimento, e o valor de magnetização de saturação (M) para a revestida com PEG foi maior quando comparado com a revestida com AO. A espectroscopia Mössbauer foi utilizada para confirmação do óxido de ferro como , para estimar tamanho de partícula quando os espectros são medidos a baixa temperatura e para análise do comportamento superparamagnético das partículas. / This work investigates the obtained nanoparticles (NP) iron oxide by coprecipitation stabilization with surfactants and characterize the morphology and magnetic behavior. Currently, the NP are being widely used for biomedical applications such as contrast in medical imaging and drug delivery system. In the synthesis of NP were investigated parameters such as the reaction temperature, the pH and stirring speed. The stability study compared two different surfactants: oleic acid (OA) and polyethylene glycol (PEG). The NP were characterized by X-ray diffraction (XRD), and morphologically by scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM), which also provided a distribution of particle size, ranging from 5 nm and 10.23 nm. The interaction between the iron oxide and their coatings was characterized by infrared spectroscopy (FTIR) and Raman spectroscopy. The magnetic behavior of NP was characterized by magnetometry alternating gradient force (AGFM) and Mössbauer spectroscopy. The results show that the NP iron oxide are typically comprised of magnetite ( ) coated with PEG and AO and a crystallite size between 4.6 and 19.2 nm calculated by the Scherrer equation. The AGFM showed that the magnetic properties of the particles were more efficient for the NP uncoated than to NP coated, and the value of saturation magnetization (M) to coated with PEG was higher when compared to coated AO. Mössbauer spectroscopy was used to confirm the iron oxide as , to estimate the size of particle where the spectra are measured at low temperature and to analyze the behavior of superparamagnetic particles.

Orientador: Oswaldo Luiz Alves / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-13T13:25:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Otubo_Larissa_D.pdf: 20335674 bytes, checksum: e95a782705baee771821f94a195ba7d0 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Neste trabalho foram feitas preparações de nanopartículas de ouro passivadas com diferentes moléculas orgânicas (4,4'-tiobisbenzenotiol, benzenotiol, aminotiofenol e tiocolesterol). Tais moléculas possuem cadeias aromáticas mono ou difuncionalizadas, tendo tióis e aminas como grupamentos terminais. Foram estudados parâmetros como tamanho, estabilidade frente à agregação e coalescência, formação de blocos de agregados de nanopartículas conectadas por moléculas bifuncionais, variações das absorções no UV-Vis frente à sua formação e agregação, mostrando a importância das moléculas passivadoras nas propriedades das nanopartículas. Foram estudados também os efeitos causados pelo tratamento hidrotérmico sobre os agregados de nanopartículas passivadas com mono e ditióis. Tal estudo reforçou a importância das moléculas passivadoras na estabilidade das nanopartículas, sendo que o ditiol utilizado foi capaz de impedir o crescimento e coalescência das nanopartículas. Na segunda parte desta Tese, foram feitas as purificação e modificação química de nanotubos de carbono de parede simples com grupamentos oxigenados, tióis e aminas, visando a sua interação com nanopartículas de ouro. Foram abordados dois métodos de interação dos nanotubos com as nanopartículas de ouro: o in situ e o ex situ. Tais métodos estão relacionados com a redução do ouro e formação das nanopartículas em presença ou não dos nanotubos modificados, respectivamente. Foi observado que o tipo de grupamento na superfície dos nanotubos e o método de interação influenciaram tanto na quantidade de nanopartículas aderidas aos nanotubos, dado as diferenças de afinidade, quanto na distribuição de tamanho / Abstract: In this Thesis, passivated gold nanoparticles were prepared with different types of organic molecules (4,4'-thiobisbenzenethiol, benzenethiol, aminethiophenol e thiocolesterol). These molecules have aromatic chains, mono or difunctionalized, with thiols and amines as terminal groups. Some aspects were studied: size, stability against aggregation and coalescence, formation of blocks of nanoparticles, connected through bifuntional molecules, variations of UV-Vis absorption during aggregation, wich showed the importance of the passivating molecules on the final properties of the nanoparticles. Hydrothermal treatments were also carried out on the nanoparticles aggregates.Such study reinforced the importance of the passivating molecules on the nanoparticles' stabilization, once the dithiol showed to be capable of preventing the growing and coalescence of the nanoparticles. In the second part of this work, single-walled carbon nanotubes were purified and chemically modified. The chemical modification on the surface of the carbon nanotubes were done resulting in oxygenated, thiol and amine groups, aiming their interaction with gold nanoparticles. Two methods of interaction of the carbon nanotubes with gold nanoparticles were used: in situ and ex situ. Such methods are related with the reduction of gold and formation of the nanoparticles in presence or not of the modified nanotubes, respectively. It was observed that the type of surface modification of the nanotubes and the method of interaction influenced not only in the amount of nanoparticles on the surface of the nanotubes, due to different affinity, but also the size distribution / Doutorado / Quimica Inorganica / Doutor em Ciências

Este trabalho apresenta a produção e a caracterização de filmes finos produzidos a partir da técnica de RF Magnetron Sputtering. Foram produzidos filmes finos sobre substrato de silício a partir de alvos vítreos de germânio de GeO2-PbO preparados com e sem os reagentes AgNO3 e Cu2O. Foi desenvolvida metodologia adequada para a obtenção de nanopartículas em filmes finos por meio de tratamento térmico. Os filmes foram caracterizados por técnicas de perfilometria, elipsometria, Microscopia de Força Atômica (AFM), Rutherford Backscattering (RBS), Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM) e medidas elétricas para a obtenção das curvas de capacitância e corrente em função da tensão. Os valores dos índices de refração medidos ficaram em torno de 1,9, isto é, próximo do valor do alvo vítreo utilizado para as deposições. Através do AFM foi observado que a rugosidade vale-pico variou de 2 a 4 nm. Através de TEM verificou-se em todos os filmes a presença de nanopartículas metálicas e também facetas cristalinas formadas pelos próprios elementos da matriz. Pelas medidas elétricas, foram obtidos os resultados das constantes dielétricas que variaram com o tratamento térmico. Os valores variaram de 8 a 15 superando o valor do SiO2 que é de 3,9. Com todos os resultados elétricos, foi notado que o filme preparado com o reagente CU2O foi o que apresentou maior estabilidade com o tratamento térmico o que é adequado para o preparo de dispositivos MOS. Neste caso o valor obtido para a constante dielétrica foi de 14. / This work presents the production and characterization of thin films produced by the RF Magnetron Sputtering technique. There were produced thin films on silicon substrate from vitreous targets of GeO2-PbO prepared with and without AgNO3 and Cu2O reagents. It was developed adequate methodology to obtain metallic nanoparticles in thin films by means of heat treatment. The films were characterized using perfilomitry, ellipsometry, Atomic Force Microscopy (AFM), Rutherford Backscattering (RBS), Transmission Electron Microscopy (TEM) techniques and electrical measurements in order to obtain the curves of current and capacitance as a function of the voltage. The values of refractive indices were measured around 1.9 next to the value of the vitreous target used for the deposition. Through the AFM, it was observed that the valley-peak roughness varied from 2 to 4 nm. Through TEM, it was observed in all films the presence of metallic nanoparticles and also some crystalline faces formed by the elements of the matrix. With the electrical measurements, there were obtained the dielectric constants that varied with the heat treatment. The values ranged from 8 to 15 surpassing the value of SiO2 which is 3.9. With all the electric results, it was noted that the film prepared with copper was the one that presented the highest stability with the heat treatment that is appropriate for the preparation of MOS devices.

Neste estudo apresenta-se a síntese de duas amostras de nanopartículas de ferrita de níquel, denominadas C-NiFe2O4 e NiFe2O4, através de um método simples, de baixo custo e ambientalmente amigável. Estudos morfológicos, estruturais, eletrônicos, ópticos e magnéticos foram realizados com o intuito de caracterizar as propriedades desses materiais para que possibilitassem, além de maior grau de conhecimento, sua aplicação como sensores colorimétricos para detecção de ácido ascórbico e peróxido de hidrogênio. Mediante a análise térmica dos precursores, foi possível determinar os intervalos de temperatura de decomposição, assim como a temperatura ótima de formação das nanopartículas. A amostra NiFe2O4 é ferromagnética e corresponde a uma fase cúbica de espinélio inverso. Os dados de difração de raios X, espectroscopia Mössbauer e o modelo iônico sugerem a presença de um certo grau de substituição, possuindo em sua estrutura um cátion divalente como agente dopante. As nanopartículas de C-NiFe2O4 foram utilizadas como catalisador na oxidação do 3,3',5,5'-tetrametilbenzidina (TMB) em meio ácido para formar uma solução azul sem adição de outro reagente. Como resultado foi utilizado como sensor colorimétrico para detecção de ácido ascórbico, visto que este reduz o complexo de transferência de carga, TMBOX, novamente para TMB. A calibração analítica apresentou uma faixa linear entre 1-20 μM para a concentração de ácido ascórbico, com limite de detecção (3/m) de 0,93 μM. A determinação em suplementos de vitamina C através do método de adição de padrão mostrou a eficiência do sensor para detectar ácido ascórbico em amostras reais. Já a amostra de NiFe2O4 demonstrou atividade catalítica semelhante as peroxidases naturais, oxidando o TMB na presença de H2O2 para formar TMBOX, que dá coloração azul a solução. Dessa forma, NiFe2O4 foi utilizado em um sensor colorimétrico para detecção de H2O2 e a calibração analítica revelou duas faixas lineares, uma entre 2,28 - 28,60 μM e a outra entre 28,60 μM - 114,20 μM. O limite de detecção (3/m) foi de 1,94 μM. Ambos os métodos apresentaram boa repetibilidade, com coeficiente de variação de 3,5% e 4% respectivamente. / This study presents the synthesis of two samples of nickel ferrite nanoparticles, termed C-NiFe2O4 and NiFe2O4, through a simple, low cost and environmentally friendly method. Morphological, structural, electronic, optical and magnetic studies were carried out with the aim of characterizing the properties of these materials, which allowed the application of colorimetric sensors for the detection of ascorbic acid and hydrogen peroxide. Through the thermal analysis of the precursors, it was possible to determine the decomposition temperature ranges, as well as the optimum temperature of formation of the nanoparticles. The sample NiFe2O4 is ferromagnetic and corresponds to a cubic phase of inverse spinel. The X-ray diffraction data, Mössbauer spectroscopy and the ionic model suggest the presence of a certain degree of substitution, having in its structure a divalent cation as a doping agent. The C-NiFe2O4 nanoparticles were used as catalysts in the oxidation of 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB) in acidic medium to form a blue solution without addition of another reagent. As a result, it was used as a colorimetric sensor for the detection of ascorbic acid, as it reduces the charge transfer complex, TMBOX, again to TMB. The analytical calibration showed a linear range between 1-20 μM for the concentration of ascorbic acid, with a detection limit (3 /m) of 0.93 μM. The determination of vitamin C supplements using the standard addition method showed the efficiency of the sensor to detect ascorbic acid in actual samples. Already NiFe2O4 sample demonstrated catalytic activity similar to natural peroxidases, oxidizing the TMB in the presence of H2O2 to form TMBOX, which gives blue coloration to the solution. Thus, NiFe2O4 was used in a colorimetric sensor to detect H2O2, and the analytical calibration revealed two linear ranges, one between 2.28 - 28.60 μM and the other between 28.60 μM - 114.20 μM. The detection limit (3 /m) was 1.94 μM. Both methods presented good repeatability, with a coefficient of variation of 3.5% and 4% respectively.

[pt] A pneumonia é causada por microrganismos que se instalam nos pulmões, podendo chegar aos alvéolos pulmonares e ocasionar insuficiências respiratórias. Tratamentos com antibióticos são os mais utilizados. Porém, o uso dos mesmos pode não ser eficiente por causa de mecanismos de resistência bacteriana. O peptídio antimicrobiano BP-100 é um promissor candidato a novo antibiótico devido sua baixa suscetibilidade à resistência bacteriana. Ele pode ser mais eficaz quando utilizado com nanopartículas de ouro (AuNPs) e revestimentos de polímeros biodegradáveis para uso tópico. O objetivo deste trabalho foi avaliar por meio da dinâmica molecular coarse grained (DM-CG), utilizando o campo de força MARTINI, o efeito da transposição do peptídio BP-100, carreado em uma nanopartícula de ouro revestida com três tipos de polímeros, através de um modelo de surfactante pulmonar. Os polímeros selecionados para este trabalho foram o polietilenoglicol (PEG), poliestireno (PS) e o copolímero de polietilenoglicol em bloco com poliestireno (PEG-b-PS). As energias livres de Gibbs das transposições das nanopartículas foram realizadas utilizando simulações direcionadas e amostragem guarda-chuva. Os resultados obtidos demonstraram que o processo foi espontâneo para a nanopartícula de ouro contendo o BP-100 adsorvido em sua superfície e encapsulada com o PEG. No entanto, observou-se que a nanopartícula BP100-PEG se desfaz ao atingir a fase aquosa, e o BP-100 migra para a região das cabeças polares dos fosfolipídios carregados negativamente. Com a realização deste trabalho, foi possível avaliar os efeitos de nanocarreadores no modelo de surfactante pulmonar, bem como avaliar a viabilidade da aplicação de peptídios antimicrobianos para possíveis tratamentos de doenças pulmonares, como a pneumonia. / [en] Pneumonia is caused by microorganisms that settle in the lungs, which may reach the pulmonary alveoli and cause respiratory failure. Antibiotic treatments are the most used. However, their use may not be efficient due to bacterial resistance. The antimicrobial peptide BP-100 is a promising candidate for a new antibiotic due to its low susceptibility to bacterial resistance. It can be most effective when used with gold nanoparticles (AuNPs) and polymer coatings for topical use. The goal of this work was to evaluate the effect of the transposition of the BP-100 peptide carried on a gold nanoparticle coated with three types of polymers (polyethylene glycol (PEG), polystyrene (PS) and polyethylene glycol-block-polystyrene (PEG-b-PS)) using a pulmonary surfactant model. The Gibbs free energies for nanoparticle transpositions are performed using coarse grained molecular dynamics (CGMD) and umbrella sampling. The results demonstrate that the process is spontaneous for the gold nanoparticle containing BP-100 adsorbed on the AuNPs encapsulated with PEG. However, it is observed that the BP100-PEG nanoparticle breaks up when reaching the aqueous phase. Then, BP-100 migrates to the polar heads region of the negatively charged phospholipids. It is possible to evaluate the effects of nanocarriers on the lung surfactant model. In addition, it is suggested the feasibility of applying antimicrobial peptides carried on PEG capped AuNPs for possible treatments of lung diseases, such as pneumonia.

[pt] Esta tese trata do movimento de nanopartículas através de nanoporos – translocação – e como esse fenômeno pode ser utilizado como ferramenta de caracterização. Nanopartículas, não apenas ocorrem amplamente na natureza, mas também têm sido extensivamente aprimoradas em pesquisas acadêmicas e em desenvolvimento industrial. Devido às suas propriedades únicas, nanopartículas são utilizadas em diversas aplicações industriais. Ferramentas de caracterização que são acessíveis, fáceis de usar e robustas são fundamentais para pesquisa e controle de qualidade na ciência e tecnologia de nanopartículas. Raramente todas essas características desejáveis são encontradas em uma única ferramenta de caracterização. Por exemplo, o Espalhamento Dinâmico de Luz é uma técnica conhecida por ser de fácil execução, mas mede o tamanho de muitas partículas ao mesmo tempo, sendo propensa a erros em distribuições dispersas e mistas. Por outro lado, a visualização direta das partículas por Microscopia Eletrônica de Transmissão fornece informações precisas sobre o tamanho das partículas, mas é difícil de se realizar em larga escala e é propensa a viés de amostragem. O Sensoriamento via Nanoporos pode, no entanto, medir propriedades físicas em cada partícula individualmente e em alta escala. Experiências foram bem-sucedidas na caracterização da concentração, tamanho e carga elétrica de nanopartículas. No entanto, os resultados experimentais nem sempre são facilmente interpretáveis. Ferramentas de modelagem e simulação são usadas para esclarecer as relações complexas provenientes do ambiente em nanoescala. Apesar do grande desenvolvimento nesta área, simulações dependentes de trajetória que possam efetivamente reproduzir os pulsos da translocação ainda são escassas. Aqui, o formalismo de Poisson-NernstPlanck foi combinado com aprendizagem de máquina e Monte-Carlo Dinâmico para formar uma ferramenta de simulação que captura o movimento de difusão e eletroforese, obtendo os pulsos de corrente correspondentes a essas trajetórias. Esferas e hastes foram simuladas translocando poros de diferentes dimensões. As simulações sugerem limitações inerentes na resolução devido ao efeito Browniano. Enquanto estudos anteriores conseguiram simular apenas algumas trajetórias ou estimar estatísticas usando argumentos teóricos, neste estudo foram calculadas centenas de trajetórias, calculando estatísticas diretamente da população de resultados. A estrutura desenvolvida nesta pesquisa pode ser expandida para investigar outros sistemas, auxiliando no desenvolvimento do sensoriamento via nanoporos. / [en] This dissertation focuses on the transport of nanoparticles through nanopores - nanoparticle translocation - and how this phenomenon can be used as a characterization tool known as nanopore sensing. Nanoparticles not only occur widely in nature but also have been extensively engineered in academic research and industrial development. Due to their unique properties, nanoparticles are used in several industrial applications. Characterization tools that are accessible, easy to use, and robust are key for both research and quality control in nanoparticle science and technology. Rarely all these desirable characteristics are encountered in a single characterization tool. For example, Dynamic Light Scattering (DLS) is known to provide easy measurements of nanoparticle size but is prone to errors when analyzing dispersed and mixed distributions. On the other hand, direct visualization of the particles by Transmission Electron Microscopy (TEM) provides accurate information on particle size but is difficult to perform with high throughput and is prone to sampling bias. Nanopore sensing can, however, measure physical properties both at a single particle level and with high throughput. Experiments were successful in characterizing particle concentration, size, and charge. However, the experimental results are not always readily interpretable. In response, modeling and simulation tools are used to shed light on the complex relationships coming from the nanoscale environment. Despite the great amount of development in this area, there is still a lack of trajectorydependent simulations that can effectively reproduce the pulses from the translocation of a freely interacting particle. Here, Poisson-Nernst-Planck formalism was combined with Machine Learning and Dynamic Monte-Carlo to form a simulation tool that captures the drift-diffusion motion of hard particles and the current pulses corresponding to these trajectories. Spheres and rods were simulated translocating pores of different dimensions. The simulations suggest inherent limitations in resolution due to the Brownian effect. Whereas previous studies were able to simulate only a few trajectories or estimated the statistics of the features using theoretical arguments, in this study hundreds of trajectories were simulated, calculating statistics directly from the population of results. The framework developed in this research can be expanded to investigate other nanopore systems, helping the development of nanopore sensing.

Tesis por compendio / The objective of present thesis is to prepare and evaluate photocatalyst for hydrogen generation from water methanol mixture using solar light. This general objective has been accomplished by applying different methodology in material preparation as well as exploring the photocatalytic activity of novel semiconductors. In this way after a general introduction to the feed showing the relevance of solar fuels and in particular hydrogen generation, the focus of chapter 3 is, on the other and, to optimize the nature of the cocatalyst based on noble metals. In this way AuPt alloy nanoparticles with different composition will be deposited on p25 and they activity correlated with the irradiation wavelength and nature of the alloy. In chapter 4 and 5 we evaluate the photocatalytic activity of materials derived from titanate nanotubes either by hydrogen annealing ad various temperature (chapter 4) or by forming heterojunction with a combination of titania nanoparticles (chapter 5). The two final chapter of this thesis report the semiconductor behaviour and the photocatalytic activity of framework phosphate either mixed valence titanium III/IV (chapter 6) or iron (chapter 7) doped with various metal. The overall results achieved show that is possible to increase the photocatalytic activity of titanium-based materials by apply concept like control of morphology, amorphization of surface of particles, formation of heterojunction and control of the cocatalyst. We have also shows behind oxide, framework phosphate can also be valuable as photocatalysts. / Serra, M. (2015). Photocatalyst based on titanium or iron semiconductors for the generation of hydrogen from water upon solar irradiation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48542 / Compendio

[pt] Os nitretos, especialmente os de metais de transição, têm recebido nos últimos anos, grande atenção, devido às suas propriedades físicas e químicas serem únicas. Dentre estes nitretos, temos o nitreto de titânio (TiN) que apresenta muitas propriedades interessantes, que fazem com que tenha grandes potencialidades para aplicações à nível industrial. A importância do nitreto de titânio (TiN) se deve às suas propriedades de alta condutividade térmica, dureza, resistência ao desgaste, alta condutividade elétrica e não é tóxico. Assim, a sua principal área de uso, está relacionada como um material que apresenta aplicações nos campos químicos e mecânicos. Na indústria aeroespacial, é utilizado em equipamentos, como turbinas e motores a jato, e, no ramo da medicina, sob a forma de revestimento em próteses ortopédicas, válvulas cardíacas e próteses dentárias. O objetivo desta dissertação é estudar a produção e a caracterização de nano partículas de nitreto de titânio (TiN), a partir de uma reação na fase gasosa entre o tetracloreto de titânio (TiCl4) e a amônia (NH3) em um reator tubular, e a influência dos parâmetros reacionais (temperatura e tempo espacial), sobre o tamanho médio das partículas. Os resultados experimentais mostraram que as variações destes parâmetros produziram pós de TiN com diferentes tamanhos de partículas. Além da produção de pó de nitreto de titânio (TiN), constatou-se a presença de cloreto de amônio (NH4Cl). Durante o manuseio do pó de TiN produzido, houve a formação de TiO2 (anatásio) através da reação do primeiro com o ar atmosférico. / [en] Nitrides, especially those of transition metals, have received increasing attention in recent years because of their unique chemical and physical properties. Among them, TiN presents many interesting properties, which make it interesting for some potential industrial applications. The importance of nitride titanium (TiN) is due to its properties of high thermal conductivity, chemical inertial, hardness, wear resistance, high electrical conductivity and nontoxicity. The objective of this master thesis is the production of TiN powder from gas phase reaction between titanium tetrachloride (TiCl4) and ammonia (NH3) in a tubular reactor and the study of the effects of the reaction parameters, temperature and space time, on particle size. The experimental results showed that the variation of these parameters produced nanoparticles of TiN with different sizes, heterogeneous. Besides the production of titanium nitride powder, there was also the presence of ammonium chloride (NH4Cl), co-product of the nitridation reaction. During the handling of the TiN powder occurred the formation of TiO2 due to its reaction with atmospheric air.