Espalhamento de íons de energia intermediária (MEIS) é uma técnica analítica de feixe de íons que pode determinar quantitativamente composições elbmentares e perfis I de profundidade com resolução subnanométrica. Dessa maneira, MEIS pode ser uma poderosa ferramenta para caracterização de nanopartículas, em partichlar das suas composições internas, o que é dificilmente obtido por qualquer outra técn~ca analítica. Para esse propósito, foi desenvolvido uma simulação Monte Cado de espec~ros de MEIS que considera qualquer geometria e distribuição de tamanhos das nanoestfuturas. Esse método também considera a assimetria da distribuição da perda de ene~gia devido a uma única colisão violenta, como a que ocorre no evento de retroespalhaménto. Usando esse método, estudamos a influência da geometria das nanopartículas, den~idade superficial, distribuição de tamanhos e forma de linha da perda de energia nos espectros 2D (energia) I e 3D (energia e ângulo) de MEIS. Os principais resultados desse estudo podem ser resumidos como segre: i) observamos que a influência da distribuição da perda de energia no espectro de MEIS é significativa apenas para nanoestruturas pequenas (diâmetro < 10 nm) mas a especificação da geometria correta das estruturas é significativa para todos os tamanhos; ii) negligenciar a assimetria da perda de energia devido à colisão de retroespalhamento pode resultar na interpretação de uma falsa distribuição de tamanhos para nanopartículas pequenas; iii) simulações para um exemplo hipotético de pequenas nanopartículas esféricas de ZnSe mostram que a técnica MEIS é capaz de realizar perfil de profundidade dentro das nano- I estruturas. Finalmente, medimos uma amostra de nanopartículas de ouro, adsqrvidas sobre um filme multicamadas de polieletrólitos fracos, a fim de obter a geometri e a distribuição de nanopartículas de ouro por MEIS. Os resultados concordam muito bem com a imagem obtida por microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Além disso, niostramos que os espectros de MEIS não podem ser ajustados supondo um filme de ouro padrão. / Medium energy ion scattering (MEIS) is an ion-beam analytical te~hnique which can quantitatively determine elemental compositions and depth profiles w~th subnanometric depth resolution. In this way, MEIS can be a powerful tool for characterization of nanoparticles, in particular of their inner composition, which is hardly achieved by any other analytical technique. For this purpose a Monte Carlo simulation of MEIS spectra that considers any geometry and size distribution of the nanostructures walsdeveloped. This method also considers the asymmetry of the energy-loss distribution due\to a single violent collision such as the backscattering evento Using this method we studied the influence of I the geometry of the nanoparticles, superficial density, size distribution a'ildthe energy-loss line-shape on the 2D (energy) and 3D (energy and angle) MEIS spectra. The main results of the present investigation can be summarized :as follows: i) we observed that the influence of energy-loss distribution on the MEIS sp~ectrumis significant only for smalI nanoparticles (diameter < 10 nm) but use of the actual nanoparticle geometry is significant for alI sizes of nanostructures; ii) neglecting the asymmetry of the energy-loss due to the backscattering colIision may be misinterpreted as a false size distribution for smalI nanoparticles; iii) simulations for a hypothetical example of smalI spherical ZnSe nanoparticles show that the MEIS technique is capable to perform depth profile inside the nanostructures. FinalIy we have measured a sample of gold nanoparticles adsorbed op a multilayered film of weak polyeletrolites in arder to obtain the shape and the size distribution of gold nanoparticles by MEIS. The results agree quite welI with the image obtained by transmission electron microscopy (TEM). Furthermore we show that the MEIS spectra cannot be fitted by assuming a standard Au film.

Investigamos a passivação superficial do Germânio visando ao uso em Nanoeletrônica, que requer: (i) preparação de uma superfície plana e isenta de contaminantes e (ii) crescimento ou deposição de um dielétrico termodinamicamente estável em contato com o substrato nos ambientes e temperaturas usuais na fabricação de dispositivos. Na primeira etapa do estudo, testamos diferentes hidrácidos halogênicos associados com água deionizada (DI) e soluções oxidantes para remover o óxido de germânio nativo, invariavelmente formado quando da exposição do substrato ao ambiente. Utilizando espectroscopia de fotoelétrons, observamos que HF, HBr e HCl em alta concentração removem o óxido nativo, restando uma pequena quantidade de O e C sobre a superfície. Oxigênio foi removido com aquecimento em ultra-alto vácuo a 400°C durante 30 min, porém esse procedimento não eliminou completamente o C. Verificamos que H2O2 oxida a superfície, porém produz GeOx (x < 2), e DI remove GeO2, porém não remove GeOx. O procedimento: (i) imersão em HF 40% durante 5 min e (ii) jato de DI produz superfície livre de óxido e com rugosidade aceitável para uso em nanoeletrônica. Na segunda etapa do estudo, partimos para oxidação térmica do Ge e tratamentos térmicos pós-oxidação em ambientes reativos (O2 e NH3) com vistas à formação de filmes finos dielétricos. Utilizando espectrometria de retroespalhamento Rutherford e microscopia de força atômica, observamos que oxidar o Ge em 100 mbar de O2 seco e acima de 500°C provoca evidente sublimação do óxido. Análise com reações nucleares combinadas com tratamento térmico em 18O2 evidenciou a existência de defeitos na superfície do óxido e junto à interface com o substrato; a nitretação proposta (120 mbar de 15NH3 durante 120 min a 500°C) incorpora pequena quantidade de N ao longo de toda a espessura do óxido. Esses resultados, em particular no que se refere ao transporte atômico de O e N, contribuem para a compreensão dos processos potencialmente úteis do ponto de vista tecnológico, mas que na literatura existente são apresentados de modo bastante divergente. / We investigated the surface passivation of Germanium aiming at applications in nanoelectronics, which requires: (i) the preparation of a clean and smooth surface and (ii) the growth or deposition of a dielectric that is thermodinamically stable in contact with the substrate in the temperatures and environments found in device fabrication. In the first part of this study, we tested different hydrogen halides associated with deionized water (DI) and oxidizing solutions to remove native germanium oxide, invariably formed due to substrate exposure to the ambient. Using photoelectron spectroscopy, we observed that HF, HBr, and HCl in high concentration remove the native oxide, leaving a small amount of residual O and C on the surface. Oxygen was removed by heating to 400°C for 30 min in ultra high vacuum; this procedure, however, did not eliminate C completely. We verified that H2O2 oxidizes the substrate surface, producing GeO2 and GeOx (x < 2), and DI removes GeO2 but does not remove GeOx. The procedure: (i) immersion in HF 40% for 5 min and (ii) DI rinse produces a surface that is free of oxide and whose roughness is acceptable for nanoelectronics. In the second part of this study, we did thermal oxidation and reactive post-oxidation thermal annealing in O2 and NH3 aiming at thin dielectric films. Using Rutherford backscattering spectrometry and atomic force microscopy we observed that oxidizing Ge under 100 mbar of dry O2 above 500°C leads to sublimation of the oxide. Nuclear reaction analysis combined with thermal annealing in 18O2 evidenced defects in the oxide surface and at the oxide/semiconductor interface; the proposed nitridation (120 mbar of 15NH3 for 120 min at 500°C) introduces a small amount of N over the whole oxide thickness. These results, particularly with respect to the atomic transport of O and N, contribute to the mechanistic understanding of the processes that are potentially useful in technology but appear in a conflicting manner in the current scientific literature.

A doença de Alzheimer (DA) é uma devastadora desordem neurológica que afeta mais de 37 milhões de pessoas ao redor do mundo, caracterizada pelo progressivo dano cognitivo e pela perda da memória. Estas alterações clínicas são acompanhadas por alterações histológicas cerebrais características da doença, as quais incluem atrofia cerebral, perda de neurônios e disfunção sináptica secundárias à deposição extracelular do peptídeo beta-amilóide (Aβ) e à deposição intracelular de emaranhados neurofibrilares constituídos da proteína tau. Fármacos disponíveis para a terapia da DA apresentam efeito limitado e tratamentos utilizando um único medicamento ou a combinação de terapias que possam efetivamente parar ou modificar o curso da doença ainda não se encontram disponíveis. O resveratrol, um polifenol de origem vegetal, tem atraído considerável interesse devido aos seus potenciais benefícios à saúde humana. Diversos estudos têm demonstrado que o resveratrol possui propriedades anti-amiloidogênicas; entretanto, os efeitos biológicos in vivo do resveratrol são fortemente limitados devido a sua baixa biodisponibilidade, a qual representa uma barreira no desenvolvimento de aplicações terapêuticas do resveratrol. Neste contexto, o objetivo deste estudo foi desenvolver uma nova formulação capaz de superar a baixa solubilidade, a limitada estabilidade, a elevada metabolização e a baixa biodisponibilidade do resveratrol e avaliar o seu efeito frente à toxicidade induzida pelo Aβ em modelos in vitro e in vivo. Inicialmente, o isômero trans do resveratrol foi incorporado em nanocápsulas poliméricas de núcleo lipídico (RSV-LNC) e a distribuição destas nanocápsulas nos tecidos cerebral, hepático e renal foi avaliada após a administração intraperitoneal (i.p.) ou por gavagem em ratos saudáveis. As nanocápsulas apresentaram elevada capacidade de encapsulamento do resveratrol e animais tratados com RSV-LNC exibiram maior concentração do resveratrol no cérebro, no fígado e no rim quando comparados aos animais tratados com resveratrol livre (RSV) após administrações diárias pelas vias i.p. ou gavagem. Na sequência, nós comparamos o efeito do tratamento com RSV e RSV-LNC frente à toxicidade induzida pelo Aβ através da exposição de culturas organotípicas de hipocampo ao Aβ1-42 por 48 h. Tanto o tratamento prévio quanto o simultâneo das culturas com RSV ou RSV-LNC reduziram significativamente a morte celular induzida pelo Aβ, com o RSV-LNC apresentando efeito mais pronunciado. O pré-tratamento com ambos, RSV ou RSV-LNC, preveniu a produção de espécies reativas de oxigênio; entretanto, o tratamento simultâneo com RSV não protegeu as culturas do dano oxidativo. Ambos os tratamentos, prévio e simultâneo, com RSV-LNC bloquearam a neuroinflamação desencadeada pelo Aβ de maneira sustentada. Além disso, apenas os tratamentos com RSV-LNC foram capazes de aumentar a liberação da IL-10 mesmo na presença do Aβ e prevenir/reduzir a ativação glial e a fosforilação da JNK. Finalmente, nós avaliamos o efeito do resveratrol frente à toxicidade induzida pelo Aβ através da injeção intracerebroventricular do Aβ1-42 em ratos. Nós observamos que os animais que foram injetados com o Aβ1-42 exibiram um significativo défcit na memória, o qual foi acompanhado pela significativa redução nos níveis da sinaptofisina no hipocampo. É importante ressaltar que através do uso das nanocápsulas o resveratrol foi capaz de reduzir estes efeitos deletérios do Aβ1-42 enquanto o tratamento com RSV não foi capaz de proteger da toxicidade induzida pelo Aβ, o que pode ser explicado pelo robusto aumento na biodisponibilidade cerebral do resveratrol atingida pelo uso das nanocápsulas. Adicionalmente, a ativação astrocitária e microglial, bem como fosforilação da JNK desencadeada pelo Aβ foram reduzidas somente após o tratamento com RSV-LNC, enquanto ambos os tratamentos com RSV e RSV-LNC foram capazes de reestabelecer os distúrbios na sinalização mediada pela GSK-3β e a desestabilização da β-catenina desencadeadas pelo Aβ. Juntos, nossos resultados não somente confirmam o potencial do resveratrol no tratamento dos processos neurodegenerativos como também oferecem uma via efetiva para melhorar o efeito neuroprotetor do resveratrol através de um sistema nanocarreador. Estes resultados fornecem suporte para futuros estudos objetivando o entendimento dos mecanismos envolvidos no efeito neuroprotetor do resveratrol. Além disso, a combinação do resveratrol com o sistema de entrega mediado por nanocápsulas poliméricas de núcleo lipídico abrem novas possibilidades para o tratamento da doença de Alzheimer. / Alzheimer's disease (AD) is a devastating neurological disorder that affects more than 37 million people worldwide, characterized clinically by progressive impairments in cognition and memory. These clinical features are accompanied by characteristic histological changes in the brain, which include brain atrophy, loss of neurons and loss of synaptic function secondary to extracellular deposition of amyloid-beta peptide (Aβ) and intracellular deposition of neurofibrillary tangle composed of the microtubule-associated protein tau. Available drugs for AD therapy have small effect sizes and we still not have a single treatment or combination therapy that can effectively stop or reverse the relentless progression of AD. Resveratrol, a naturally occurring polyphenol, has attracted considerable interest for its beneficial potentials for human health. Several studies have been shown that resveratrol is associated with anti-amyloidogenic properties; however, the in vivo biological effects of resveratrol appear strongly limited by its low bioavailability, which is a barrier to the development of therapeutic applications. In this context, the present study was designed to develop a novel resveratrol formulation to overcome its poor solubility, limited stability, high metabolization and weak bioavailability, and to evaluate the effects of resveratrol against in vitro and in vivo Aβ-induced toxicity. Initially, trans-resveratrol was loaded into lipid-core nanocapsules (RSV-LNC) and the nanocapsule distribution in brain, liver and kidney tissues was evaluated by intraperitoneal (i.p.) and gavage routes in healthy rats. Lipid-core nanocapsules showed high entrapment of resveratrol and animals treated with RSV-LNC displayed a higher resveratrol concentration in the brain, the liver and the kidney than those treated with free resveratrol (RSV) after daily i.p. or gavage administration. Next, we compared the effects of RSV and RSV-LNC treatment against Aβ-induced toxicity by expositing organotypic hippocampal cultures to Aβ1-42 by 48 h. Pre- and co-treatment of cultures with both, RSV and RSV-LNC, significantly attenuated Aβ-induced cell death, with RSV-LNC showing somewhat higher potency. Reactive oxygen species formation was prevented by pretreatment with both RSV or RSV-LNC; however, co-treatment with RSV failed to protect cultures from oxidative damage. Pre- and co-treatment with RSV-LNC was able to block the neuroinflammation triggered by Aβ in a sustained pattern. Furthermore, only RSV-LNC treatments were able to increase IL-10 release even in the presence of Aβ, and prevent/decrease glial activation and JNK phosphorylation. Finally, we evaluated the effects of resveratrol against Aβ-induced toxicity by using an intracerebroventricular injection of Aβ1-42 model in rats. We found that Aβ1-42-injected animals showed a significant impairment on learning-memory ability, which was paralleled by a significant decrease in hippocampal synaptophysin levels. Noteworthy, by using lipid-core nanocapsules, resveratrol was able to rescue these deleterious effects of Aβ1-42 while treatment with RSV failed to protect against Aβ-induced toxicity, which can be explained by robust increase of brain bioavailability of resveratrol achieved by lipid-core nanocapsules. Additionally, activated astrocytes and microglial cells, as well as JNK phosphorylation triggered by Aβ was reduced only after RSV-LNC treatment, while both RSV and RSV-LNC treatments were able to restore the disturbance in GSK-3β signaling and destabilization of β-catenin triggered by Aβ. Taken together, our results not only confirm the potential of resveratrol in treating neurodegenerative processes but also offer an effective way to improve the neuroprotective efficiency of resveratrol by nanocarrier delivery system. These findings provide further support for future studies aiming at precisely understanding of mechanisms involved in the neuroprotective effects of resveratrol. Furthermore, the combination of resveratrol and lipidcore nanocapsules-based delivery system may open new avenues for the treatment of Alzheimer’s disease.

As nanotecnologias são um conjunto multidisciplinar de técnicas que manipulam a matéria em escala nanométrica, mais precisamente partículas abaixo de 100 nanômetros, cujas características por conta do tamanho diminuto são essencialmente diferentes daquelas encontradas no material em sua forma macro. Em função destas novas propriedades dos materiais, existem lacunas de conhecimento relativas aos efeitos destas partículas sobre o organismo humano e sobre o meio ambiente. Embora ainda sejam consideradas tecnologias emergentes, seu crescimento é cada vez mais acelerado e o número de produtos que fazem uso de nanotecnologia em alguma fase de sua produção continua crescendo, bem como o número de pesquisadores envolvidos com o tema. Considerando este cenário e a literatura pertinente, este trabalho objetivou desenvolver uma sistemática de ações de segurança e saúde no trabalho (SST) para laboratórios de pesquisa com atividades de nanotecnologia. Esta sistemática é fundamentada na estrutura das diretrizes para um sistema de gestão de segurança e saúde no trabalho proposto pela Organização Internacional do Trabalho (OIT). A esta base foram agregadas diversas recomendações nanoespecíficas, sendo desta maneira consolidada a Sistemática de SST para Laboratórios com Nanotecnologia (S-SST/LabNano). Além da comparação desta sistemática com outras apresentadas por outros autores, uma pesquisa survey foi realizada, com o propósito de obter um retrato da SST em laboratórios com atividades de nanotecnologia no Brasil. De forma complementar, objetivando a adequação prática, a S-SST/LabNano foi avaliada em relação a realidade de SST encontrada em laboratório. O resultado final da tese, além da sistemática em si (S-SST/LabNano), almeja oferecer elementos de reflexão que possam auxiliar a gestão e o controle de riscos ocupacionais associados às nanotecnologias. / Nanotechnology is a multidisciplinary set of techniques that manipulates material at nanoscale, precisely particles below 100 nanometers whose characteristics, due to the small size, are essentially different from those found in material while in macro format. In the light of these new properties of materials, there are knowledge gaps regarding the effects of these particles on the human body and the environment. Although still considered emerging technologies, their growth is increasingly accelerated and the number of products that use nanotechnology in some stage of its production continues to grow, as well as the number of researchers involved with the topic. Given this scenario and its relevant literature, this study aimed to develop a proposed methodology of actions in occupational safety and health (OSH) to research laboratories with nanotechnology activities. This methodology is based on the structure of the International Labour Organization (ILO) guidelines for a management system in safety and health at work. Several specific recommendations were added, named Participatory Nano Safety Lab (PNSL). Besides the confrontation of this proposal with other authors, a research survey was conducted with the purpose to obtain a general picture of the OSH in laboratories with nanotechnology activities in Brazil. In a complementary way, aiming a practical suitability, the PNSL was confronted with the reality of OSH found in laboratory. The final result of this thesis, besides the methodology itself (PNSL), aims to provide elements of reflection that may assist management and occupational risk control associated to nanotechnology.

Neste trabalho foram estudadas as propriedades morfológicas, estruturais e magnéticas de nanoestruturas de Fe crescidas em Si(111) vicinal. A análise de superfície foi feita usando microscopia de força atômica e microscopia de tunelamento, e as medidas de caracterização estrutural, por espectroscopia de absorção de raios-X. As propriedades magnéticas foram investigadas usando dois métodos distintos: efeito Kerr magneto-óptico e magnetômetro de força de gradiente alternado. Os substratos foram preparados quimicamente com uma solução NH4F e caracterizados por microscopia de força atômica. As análises morfológicas das superfícies permitiram classificá-las em dois grupos: Si(111)- monoatômicos e Si(111)-poliatômicos. Filmes finos de ferro de 1.5, 3, 6 e 12 nm foram crescidos sobre eles. A análise das superfícies indicou dois modos diferentes de crescimento do ferro; o sistema Fe(x)Si(111)-monoatômico resulta em grãos de ferro aleatoriamente distribuídos, e o sistema Fe(x)Si(111)-poliatômico em nanogrãos de ferro alongados na direção perpendicular aos degraus, auto-organizados. Particularmente no filme Fe(3 nm)/Si(111)-poliatômico, ao redor de metade dos grãos estão alinhados ao longo da direção [110] , ou seja, paralelo aos degraus. O padrão de nanogrãos de ferro alongados orientados perpendicular aos degraus foi interpretado com uma conseqüência da anisotropia induzida durante o processo de deposição e a topologia do substrato Si(111)-poliatômico. Uma forte relação entre a morfologia e a resposta magnética dos filmes foi encontrada. Um modelo fenomenológico foi utilizado para interpretar os dados experimentais da magnetização, e uma excelente concordância entre as curvas experimentais e calculadas foi obtida.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-07-11T18:52:51Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao mirela princival.pdf: 5990746 bytes, checksum: e5bcac5bef195c004f889c65ad741483 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-11T18:52:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertacao mirela princival.pdf: 5990746 bytes, checksum: e5bcac5bef195c004f889c65ad741483 (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / FACEPE / Descrevemos aqui, um estudo citotóxico comparativo utilizando uma biblioteca de compostos contendo a função furano, e o dendrímero Bis-MPA. Dos compostos furânicos testados, os que apresentaram melhor resultado citotóxico frente às células tumorais foram sintetizados em grande escala (5 g). Assim, estes compostos, puderam ser submetidos à estudos de incorporação física (por interações químicas) ou ligação química (via ligação covalente) ao dendrímero. No intuito de estudar os efeitos citotóxicos que ambos os sistemas poderiam apresentar, os testes foram realizados empregando as seguintes linhagens celulares HEP-2, HT-29, MCF-7, NCI-H292 e HL-60, correspondentes ao câncer de Carcinoma de laringe, Carcinoma de Cólon, Adenocarcinoma de Mama e Leucemia promielocítica aguda. Cada teste foi realizado em quadruplicata, utilizando os compostos com alto grau de pureza (>99%), e de um mesmo lote do material, para todos os testes de toxicidade. Os testes de citotoxicidade r com o dendrímero bis-MPA, foram realizados utilizando o composto comercial, porém com checagem de pureza via RMN antes de realizar os testes e as reações químicas. Todos os testes biológicos após serem realizados, foram analisados utilizando o método colorimétrico MTT. Em suma, este estudo levou ao preparo de compostos em escala de gramas, com alto grau de pureza, necessário para estudar a possibilidade de desenvolver novos ligantes bifuncionais, na tentativa de se construir dendrímeros polifuncionalizados, contendo moléculas que apresentaram atividade citotóxica em sua estrutura química. Esse estudo vem sendo explorado pelo grupo na tentativa de expandir essa linha de raciocínio, e tentar corroborar com estudos da literatura no que diz respeito ao mecanismo de ação, e como esses se comportam frente a células tumorais, em testes in vitro. Dentre os compostos que apresentaram boas respostas aos ensaios biológicos, dois deles merecem destaque por mostrarem-se substâncias extremamente eficazes em testes de inibição total das células. Estes compostos têm em comum um anel furano ligado diretamente a uma enona ou a um ácido acrílico (compostos 32 e 35 respectivamente). / Here we describe a comparative cytotoxic study by using a library of compounds containing a furan moiety and the dendrimer Bis-MPA. Among furan tested compounds against tumor cancer cells, those that have shown better results were synthesized in a large scale reaction (5 g). Thus, these compounds, which have shown high biological activity, underwent physical incorporation studies (for chemical interactions) or chemically linked (via covalent bond) with the dendrimer. In order to study the cytotoxic effects that could exhibit by both systems, tests were conducted using the following tumor cancer cells: HEp-2, HT-29, MCF-7 e HL60. Each test was performed in quadruplicate using the compounds in their high purity (>99%) and used as a single batch of material for all toxicity tests. The dendrimer Bis-MPA cytotoxic tests were conducted subjecting the commercial reagent although with a pre checked in its purity by NMR before do the tests and chemical reactions. All biological tests after have been done were analyzed using the MTT colorimetric method. In summary, this study has led to preparation of compounds in multi gram scale in a high purity, necessary to realize the possibility of developing new bifunctional links, in an attempt to build polifuncionalized dendrimers containing active cytotoxic active molecules in their chemical structure. This study is being explored by the group in an attempt to expand this line of reasoning, and try to corroborate with literature data regarding the mechanism of action, and their behavior against the tumor cancer cells in an in vitro tests. Among the compounds that showed good activity to biological assays, two of them are noteworthy due to their extremely effective activity in total inhibition tests of cells. These compounds have in common a furan ring attached to an enone or an acrylic acid (compounds 32 and 35 respectively).

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-09-16T13:55:43Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_aquiles_ufpe_CD.pdf: 3102896 bytes, checksum: 60b1885629c54507a536743b2b04af3d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-16T13:55:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertacao_aquiles_ufpe_CD.pdf: 3102896 bytes, checksum: 60b1885629c54507a536743b2b04af3d (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / IBP / Nesse projeto foram desenvolvidos marcadores de nanopartículas conhecidas como pontos quânticos do tipo seleneto de cádmio, sintetizadas em meio orgânico. Foram utilizados durante a síntese os precursores selênio e óxido de cádmio, como agente estabilizante empregou-se o ácido oleico e como solventes de coordenação foram utilizados diesel S10 e hexadecano. Inicialmente foram sintetizados marcadores em meio diesel e foram avaliadas suas propriedades óticas como comparação dos perfis de fluorescência por técnicas de espectroscopia em fluorímetros portátil e de bancada. Em seguida, a estabilidade do marcador em síntese de tempo estendido foi avaliada e realizaram-se cálculos da concentração do marcador por métodos empíricos e teóricos. Posteriormente, foi desenvolvida nova metodologia de síntese e obtidos marcadores sintetizados em meio hexadecano, sendo realizadas triplicatas da síntese e aplicação dos novos marcadores em combustível diesel S10 para avaliar seu potencial de marcação. Os testes com o marcador sintetizado em hexadecano apresentou propriedades óticas que permitiram a sua aplicação em combustível diesel S10, garantindo através dos perfis de fluorescência que os marcadores do tipo pontos quânticos podem ser utilizados como “DNA” ou “selo” para combustíveis. Também foi feita uma abordagem simplificada sobre a produção desses marcadores em escala industrial. / The markers developed in this project are nanoparticles known as Quantum Dots of cadmium selenide type synthesized in organic medium. The methodology involves the synthesis of the selenium and cadmium oxide precursors, as stabilizing agent was employed oleic acid and as coordinating solvents were used diesel S10 and hexadecane. Firstly, markers were synthesized in diesel medium and their optical properties evaluated by the comparison of fluorescence profiles by spectroscopy techniques on fluorometers. Secondly, the markers stability was evaluated for different synthesis time. Thirdly, estimation of the marker concentration by empirical and theoretical methods was performed. Subsequently, new synthesis methodology has been developed and obtained synthesized markers in medium hexadecane, being carried out triplicates of synthesis. Then, we incorporated the new markers in diesel S10 fuel to evaluate its potential as markers. Tests with the markers synthesized in hexadecane exhibited optical properties allowing their use in diesel S10 fuel, ensuring by fluorescence profiles that markers of Quantum Dots type can be used as “DNA” or “stamp” for fuels. Finally, we performed a simplified approach to calculate the large-scale production process.

O rápido crescimento da nanotecnologia tem despertado cada vez mais o interesse de diversos pesquisadores pela produção de econanomateriais, visando sua posterior aplicação em temáticas relacionadas às questões ambientais. Neste contexto, o presente trabalho teve por objetivo preparar e caracterizar filmes de poli(hidrocloreto de alilamina) (PAH) e poli(ácido acrílico) (PAA) com nanopartículas de prata (AgNPs) e reticulados com glutaraldeído, visando o desenvolvimento de um novo material que pudesse ser utilizado como agente bactericida no tratamento microbiológico de efluentes industriais para reuso. Após a automontagem, os filmes foram caracterizados por meio de diferentes técnicas instrumentais, incluindo a espectroscopia de absorção molecular na região do ultravioleta e visível (UV-Vis), a espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GD-OES), a espectrometria de retroespalhamento Rutherford (RBS) e a microscopia eletrônica de transmissão (MET). Testes microbiológicos foram igualmente realizados em ágar nutriente para se avaliar a atividade inibitória dos mesmos frente a micro-organismos Gram-positivos (Staphylococcus aureus) e Gram-negativos (Escherichia coli). Em geral, a incorporação das nanopartículas nos filmes foi dependente tanto do pH da solução coloidal de prata, como do pH das soluções dos polieletrólitos. Dentre todos os sistemas avaliados, o filme (PAH8,0/PAA4,0)20 imerso em solução de AgNPs em pH = 6,0 por 4 h e reticulado com glutaraldeído, foi aquele que apresentou a maior atividade inibitória, tanto em relação ao S. aureus como à E. coli. A maior inibição, entretanto, foi observada para a E. coli que apresenta uma camada de peptidoglicanos menos espessa do que a S. aureus, o que acaba facilitando a migração de prata para o interior das células desses micro-organismos. O tratamento do efluente industrial para reuso com os filmes produzidos neste trabalho, por sua vez, reduziu em cerca de 90% a contagem total de coliformes presentes na amostra inicial, tanto pelo contato como pela lixiviação de prata. Finalmente, considerando-se a facilidade de aplicação, o baixo impacto ambiental, os custos reduzidos e ação inibidora satisfatória, os filmes desenvolvidos neste trabalho apresentam um grande potencial para serem utilizados como auxiliares no tratamento microbiológico de efluentes industriais. / The rapid growth of nanotechnology has attracted increasing interest from many researchers for producing econanomaterials, aiming its subsequent application in thematics related to environmental issues. In this context, the present study aimed to prepare and characterize films of polyallylamine hydrochloride (PAH) and acrylic polyacid (PAA) with silver nanoparticles (AgNPs) and cross-linked with glutaraldehyde, aiming to develop a new material that could be used as bactericidal agent in microbiological treatment of industrial wastewater for reuse. After the self-assembling, the films were characterized by means of different instrumental techniques, including molecular absorption spectroscopy in the ultraviolet and visible region (UV-Vis), glow discharge optical emission spectroscopy (GD-OES), Rutherford backscattering spectrometry (RBS) and transmission electron microscopy (TEM). Microbiological tests were also carried out on nutrient agar to evaluate the inhibitory activity of the films against Gram-positive (Staphylococcus aureus) and Gram-negative (Escherichia coli) microorganisms. In general, the results showed that the incorporation of the nanoparticles in the films was dependent both on the pH of the silver colloidal solution as the pH of solutions of polyelectrolytes. Among all systems evaluated, the film (PAH8.0/PAA4.0)20 immersed in AgNPs solution at pH = 6.0 for 4 h and cross-linked with glutaraldehyde it was one that showed the highest inhibitory activity, both in relation to S. aureus as the E. coli. The greatest inhibition was, however, observed for E. coli which has a less thick peptidoglycan layer of the S. aureus, which ultimately facilitating the migration of silver into the interior of the cells of these microorganisms. The industrial wastewater treatment for reuse with the films produced in this work, in turn, by reduced about 90% the total count of coliform bacteria presents in the initial sample, both the contact and the leaching of silver. Finally, considering the ease of application, low environmental impact, reduced costs and satisfactory inhibitory action, the films developed in this work have a great potential to be used as auxiliaries in microbiological treatment of industrial wastewaters.

O petróleo é uma matéria-prima de grande valor econômico. Buscando a substituição de matérias-primas não-renováveis, óleos vegetais vêm sendo usados cada vez mais como matéria-prima para combustíveis e polímeros. Derramamentos durante o manuseio de óleos são graves problemas ambientais. Fibras vegetais são usadas há muito tempo para a sorção de óleos em derramamentos. Resíduos de madeira na forma de serragem já são usados como sorventes de óleos, sendo um recurso barato e disponível. Entretanto, as características hidrofílicas das fibras vegetais reduzem sua capacidade de sorção de óleos. Os aerogéis de celulose tornaram-se um produto de grande interesse nessa área devido à sua alta porosidade (95 a 99%), baixa massa específica (0,004 to 0,15 g.cm-3) e alta área superficial (>60,m².g-1), além da abundância e sustentabilidade da celulose. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um aerogel hidrofóbico de nanofibras de celulose a partir de resíduos da indústria moveleira (Pinus elliottii var. elliottii) processados por hidrólise ácida com explosão a vapor para a sorção de petróleo e óleos vegetais. No processo de explosão a vapor a melhor condição experimental foi observada para uma razão volumétrica de ácido acético e ácido nítrico 15:2:1 a 120°C e 30 minutos com rendimento superior a 90% em celulose e a remoção completa da hemicelulose e da lignina. Após a liofilização foi obtido um aerogel com massa específica 0,046 0,0013 g.cm-3 e porosidade 97,08 0,08%. A hidrofobização do aerogel gerou um ângulo de contato de 138,78º 0,78º. O aerogel mostrou capacidade de sorção máxima experimental (CSME) de 19,55 0,10 góleo.gaerogel-1 para petróleo e 13,73 0,62 góleo.gaerogel-1 para o óleo vegetal. A produção de nanofibras de celulose deu-se através de meios físicos (moagem) e a hidrofobização foi efetuada por modificação superficial das fibras com organosilanos (MTMS) por deposição a vapor. Na hidrólise do resíduo da indústria moveleira dois reagentes ácidos (ácido acético e ácido nítrico) foram testados individual e simultaneamente, com variações de temperatura, tempos e quantidade de reagente. A fração sólida rica em celulose obtida foi cominuída em moinho de pedras por 5 horas a 2500 rpm em uma suspensão com 1,5% m/m. O gel obtido foi congelado por 48 horas a -20ºC para posterior liofilização a -40ºC por 50 horas. Os aerogéis obtidos na liofilização foram tratados com o organosilano via deposição em fase vapor por 5 horas a 70ºC. O resíduo da indústria moveleira foi caracterizado quanto ao teor de celulose, hemicelulose, lignina, cinzas, extrativos e umidade. O processo de explosão a vapor foi caracterizado através do rendimento individual dos seus componentes (celulose e hemicelulose). Ensaios de massa específica aparente, ângulo de contato, porosidade, caracterização morfológica por microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo, ensaios de sorção de óleos e cinética de sorção em meio homogêneo e heterogêneo de sorção de petróleo e óleo de soja foram realizados para caracterizar o aerogel. Modelos cinéticos de pseudoprimeira, pseudossegunda e pseudoenésima ordem foram ajustados aos dados experimentais em suas formas lineares e não-lineares. A sorção em meio homogêneo de petróleo foi bem ajustada com o modelo linear de pseudoprimeira ordem. A sorção de óleo vegetal foi bem ajustada tanto pelo modelo de pseudoprimeira ordem quanto pelo modelo de pseudossegunda ordem. Os modelos na forma não-linear indicaram um melhor ajuste dos dados experimentais pelo modelo de pseudoenésima ordem (n=0,95) para o petróleo e pelo modelo de pseudoprimeira ordem para o óleo vegetal. Os ajustes cinéticos mostraram que em meio heterogêneo a CSME se mantém constante em relação ao meio homogêneo, mas foi observada uma menor taxa de sorção. / Ministério do Trabalho e Emprego, MTE. / Petroleum is a feedstock of great economic value. Due to the aim for non-renewable feedstocks substitution, vegetable oils have been used ever more as a feedstock for fuels and polymers. Spills during oil handling are serious environmental problems. Vegetable fibers have been used for a long time now as oil sorbents during spills. Wood residues as sawdust are currently used as oil sorbents, being a cheap and available resource. However, the hydrophilic profile of vegetable fibers reduce their capacity of oil sorption. Cellulose aerogels have become a product of great interest in the oil spill remediation field due to their high porosity (95 to 99%), low specific mass (0,004 to 0,15 g.cm-3) and high surface area (>60,m².g-1), besides cellulose abundance and sustainability. The objective of this work was to develop a hydrophobic aerogel from nanocellulose nanofibers obtained from furniture industry residues (Pinus elliottii var. elliottii) processed via steam explosion acid hydrolysis for petroleum and vegetable oil sorption. In the steam explosion process the best experimental condition was observed for a volumetric acetic acid and nitric acid ratio of 15:2:1 at 120ºC and 30 minutes with a cellulose yield higher than 90% and complete removal of hemicellulose and ligning. After lyophilization an aerogel of specific mass 0,046 0,0013 g.cm-3 and porosity 97,08 0,08% was obtained. Aerogel hydrophobization yielded a contact angle of 138,78º 0,78º. The aerogel exhibited a top experimental sorption capacity (CSME) of 19,55 0,10 goil.gaerogel-1 for petroleum and 13,73 0,62 goil.gaerogel-1 for vegetable oil. Cellulose nanofibers were produced by physical means (grinding) and hydrophobization was accomplished via vapor-phase deposition of organosilane (MTMS). In wood residue hydrolysis two acids were tested (nitric acid and acetic acid) simultaneously and individually, with variations of temperature, time and reagent amount. The solid fraction rich in cellulose was grinded in a rock mill for 5 hours at 2500 rpm in a 1,5% m/m suspension in water. The obtained gel was frozen for 48 hours at -20ºC for lyophilization at -40ºC for 50 hours. The aerogels obtained by lyophilization were treated with organosilane via vapor-phase deposition for 5 hours at 70ºC. The furniture industry residue was characterized as for its amounts of cellulose, hemicellulose, lignin, ashes, extractives and humidity. The process of steam explosion was characterized through the yields of individual components (cellulose and hemicellulose). Procedures like specific mass, contact angle, porosity, morphological characterization by scanning electron microscope with field emission gun, oil absorption tests and absorption kinetic in homogeneous and heterogeneous medium of petroleum and soy oil absorption were performed to characterize the aerogel. Kinetic models of pseudo-first, pseudo-second and pseudo-nth order were fitted to experimental data in their linear and non-linear forms. The absorption in homogeneous medium of petroleum was well fitted by pseudo-first linear kinetic model. Absorption of vegetable oil was well fitted by both pseudo-first and pseudo-second models. Models in non-linear form indicated a better fit for experimental data by the pseudo-nth order model (n=0,95) for petroleum and by pseudo-first order for vegetable oil. Kinetic adjusts showed that in heterogeneous medium CSME is maintained, but sorption rate is smaller.

As organizações competem, atualmente, em um cenário de mudanças constantes, exigindo-se delas, dessa forma, capacidade tecnológica para atender às demandas do mercado. Nesse panorama, o setor nanotecnológico surge como uma promessa de futuro que vem se firmando a cada dia, não somente devido ao perfil inovativo inerente às invenções e inovações desse setor, mas também por exigir a criação e a manutenção de interações interorganizacionais para a promoção destas inovações. Dessa forma, este estudo teve por objetivo analisar o perfil da inovação e sua dinâmica vigente nos grupos de pesquisa em nanotecnologia do CNPq. Para a operacionalização do estudo, foi utilizada uma pesquisa aplicada, com objetivos exploratórios e descritivos. Como procedimento de pesquisa, foi utilizada uma survey, com dois instrumentos de coleta de dados enviados por meio eletrônico aos pesquisadores integrantes dos grupos de pesquisa da área de nanotecnologia que atuam nos grupos cadastrados no Diretório de Grupos de Pesquisa do Brasil, vinculado ao CNPq, localizados no Estado do Rio Grande do Sul, e que efetivamente trabalham com nanotecnologia. O instrumento de coleta destinado aos líderes dos grupos foi respondido por 10 grupos de pesquisa. Já o instrumento destinado aos pesquisadores em geral obteve 28 retornos. Os dados coletados foram analisados e descritos por meio de técnicas de estatística descritiva e inferencial, como análises de correlação e testes U de Mann-Whitney. A análise dos dados permitiu a identificação de resultados como: o aumento das publicações internacionais configura-se como a principal motivação encontrada pelos pesquisadores para integrar os grupos de pesquisa em nanotecnologia, enquanto o relacionamento com outros grupos é a principal dificuldade. Ademais, a falta de infraestrutura dos laboratórios e a dificuldade na obtenção de financiamento são entraves para o desenvolvimento nanotecnológico, pois não permitem produção tecnológica ou de novos produtos. Ainda, o fator custo não pode ser relacionado às motivações nem às dificuldades encontradas pelos pesquisadores, ao contrário do que evidencia a literatura. Além disso, apesar de os grupos possuírem uma configuração voltada ao compartilhamento de conhecimento interorganizacional para a promoção da inovação, não é possível identificar a existência de inovação nas atividades relacionadas aos grupos, haja vista a falta de um processo inovativo em que as invenções cheguem até o mercado. No que diz respeito ao conhecimento interorganizacional nos grupos, é possível perceber que a utilização de mecanismos de socialização formais no compartilhamento do conhecimento poderia levar à criação de novas competências e, por consequência, à existência de um processo inovativo. / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul, FAPERGS / Currently, the organizations compete in a scenario of constant change, requiring thus technological capacity to meet market demands. In this scenario, the nanotech industry emerges as a promise of future that continues on establishing itself every day, not only due to the inherent innovative profile of inventions and innovations in this sector, but also because it requires creation and maintenance of interorganizational interactions to promote these innovations. Therefore, this study aimed at analyze the profile of innovation and its current dynamics in research groups in nanotechnology CNPq. In order to implement the study, it was applied a survey with exploratory and descriptive goals. As research procedure, it was used one survey, with two data collection instruments sent electronically to the researchers members of research groups in the area of nanotechnology, registered in the Research Groups Directory of Brazil, linked to CNPq, located in Rio Grande do Sul state and that effectively work with nanotechnology. The instrument to the leaders of the groups was answered by 10 research groups. The instrument for the general researchers obtained 28 returns. The collected data was analyzed and described using descriptive and inferential statistical techniques such as correlation analysis and Mann-Whitney U Test. Data analysis allowed the identification of results such as the increase of international publications, representing the main motivation found by researchers to integrate research groups in nanotechnology, while the relationship with other groups is the main difficulty. Moreover, the lack of infrastructure of laboratories and the difficulty in obtaining financing are barriers to nanotechnology development, stalling technological production or development of new products. Still, the cost factor could not be affiliated to the motivations nor the difficulties encountered by researchers as opposed to the evidence in the literature. In addition, although the groups have a focused setting the sharing of interorganizational knowledge for the promotion of innovation, it is not possible to identify the existence of innovation in activities related to the groups, due to the lack of an innovative process in which inventions reach the market. Furthermore, regarding the knowledge in the groups, it’s possible to see that the use of formal mechanisms of knowledge socialization could lead to the creation of new skills and, therefore, the existence of an innovative process.