Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2015-12-16T07:44:37Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2151955 bytes, checksum: 09a8d7ae11a7da1a498ea66675286b9d (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-16T07:44:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2151955 bytes, checksum: 09a8d7ae11a7da1a498ea66675286b9d (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Os consumidores estão cada vez mais peocupados com a qualidade e com a segurança microbiológica dos alimentos. Desta forma, as embalagens ativas têm atraído muito a atenção das indústrias de alimentos e dos pesquisadores desta área. Aliado à preocupação com qualidade dos alimentos, tem-se preocupado também com a contaminação ambiental, devido ao acúmulo de resíduos não biodegradáveis no meio ambiente. Neste contexto surge o interesse pela produção de embalagens a partir de materiais biodegradáveis e de recursos renováveis. No entanto, o seu uso como embalagem de alimentos ainda é restrito devido ao fato de apresentarem limitações quanto as suas propriedades mecânicas e de barreira e estabilidade térmica. Neste contexto estudos têm demonstrado que novos materiais em tamanho nano tem sido utilizados para produção de filmes nanocompósitos revelando surpreendentes propriedades. Diante disso, objetivou-se desenvolver e caracterizar um nanomaterial a partir da quitosana, nanopartícula de quitosana, para produção de nanocompósito à base de metil celulose e também desenvolver e caracterizar o filme de metil celulose incorporado com nisina e posteriormente avaliar o efeito em conjunto do melhor tratamento obtido pela incorporação de quitosana e nisina nas propriedades mecânicas, barreira ao vapor de água e antimicrobianas in vitro do filme de metil celulose. As Nanopartículas produzidas exibiram forma esférica com distribuição de tamanho médio de 284,7 ± 24,3 nm por meio da técnica de DLS e de 40 a 70 nm na análise de MFA, e superfície carregada positivamente com um potencial zeta de valor 36,3 ± 3,6mV. Os resultados indicaram que a adição de NPQ (5 e 10% m/m) proporcionou aumento significativo (p<0,05) na resistência a tração e no módulo de elasticidade, enquanto diminui o alongamento do filme de MC. Além disso, o aumento da concentração de NPQs (5 e 10%) contribuiu para a redução da permeabilidade ao vapor de água (TPVA) de forma significativa (p<0,05). Os filmes ativos com adição de nisina, apresentaram atividade antimicrobina in vitro sobre as bactérias Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes. No entanto, o aumento da concentração de nisina (1, 5 e 10% m/m) provocou diminuição na resistência àtração e no módulo de elasticidade de forma significativa (p<0,05), enquanto o alogamento aumentou. O filme de MC adicionado a 10% m/m de nisina provocou aumento significativo (p<0,05) cerca de 11,9% na TPVA dos filme. O tratamento que melhor contribuiu para o reforço do filme de MC foi o com adição de 5% de NPQ e a adição de 10% de nisina apresentou maior atividade antimicrobiana in vitro contra as bactérias avaliadas. No filme de MC produzido com a mistura de nanopartícula de quitosana (10%) e nisina (5%), observou-se que a atividade antimicrobiana in vitro, não diferiu do filme de MC com 10% de nisina, e que a propriedade mecânica e a permeabilidade diferiram significativamente (p<0,05) do filme de MC com 10% de nisina, apresentando melhoria na resistência a tração e TPVA sugerindo que as NPQs ajudaram no aumento destas propriedades. No entanto, apresentaram propriedades fisico-mecânicas inferiores ao MC adicionado de 5% de NPQ e não diferiram do filme de MC. Os resultados apresentados neste estudo demonstraram que as NPQs apresentaram potencial para produção de bionanocompósitos como uma tecnologia para melhorar as propriedades dos filmes de MC e que o filme nanocompósito ativo produzido com nisina apresenta-se promissor para estender a vida de prateleira e para assegurar a segurança microbiana dos alimentos. / Consumers are increasingly worried concerningthethe quality and the microbiological safety of food In this way, the active package has very attracted the attention of food industries and of researchers in this area. Allied to concerns about food quality, there is also concern about environmental contamination due to accumulation of non-biodegradable waste into the environment. In this context it appears interest in the production of packaging materials from biodegradable and renewable resources. However, their use as food packaging is still limited due to limitations in presenting its mechanical and barrier properties and thermal stability. In this context new studies have shown that nano-sized materials have been used for the production of nanocomposite films revealing surprising properties. Therefore, it aimed to develop and to characterize a nanomaterial from the chitosan, chitosan nanoparticle, to produce nanocomposite on the basis of methyl cellulose and also to develop and to characterize methyl cellulose film embedded with nisin and then evaluate the effect together the best treatment obtained by incorporation of chitosan and nisin in mechanical properties, water vapor barrier and antimicrobial in vitro methyl cellulose film. The nanoparticles produced exhibited spherical shape with average size distribution of 284.7± 24.3 nm by DLS technique and from 40 to 70 nm on AFM analysis, and positively charged surface with a zeta potential value 36.3 ± 3.6 mV. The results indicated that the addition of NPQ (5 and 10% w/w) provided a significant increaseing (p <0.05) in tensile strength and modulus, while decreasing elongation MC film. Furthermore, the concentration of NPQs (5 and 10%) contributed to the reduction of permeability to water vapor (WVTR) significantly (p <0.05). The active films with the addition of nisin showed antimicrobina in vitro activity on the bacteria Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes, However, the increasing of the concentration of nisin (1, 5 and 10% w / w) resulted in lower tensile strength and modulus of elasticity significantly (p <0.05), while the alogamento increased. The MC film added to 10% w/w of nisin resulted in a significant increasing (p <0.05) about 11,9% WVTR of the film. The treatment that best contributed to the enhancement of the MC film was with addition of 5% of NPQ and the addition of 10% of nisin showed higher in vitro antimicrobial activity against bacteria evaluated. In the MC film produced with the mixture of chitosan nanoparticles (10%) and nisin (5%), it was observed that the in vitro antimicrobial activity did not differ from the MC film with 10% of nisin, and that the mechanical property and permeability differed significantly (p <0.05) from the MC film with 10% of nisin, showing improvement in tensile strength and WVTR suggesting that NPQs helped o increasing in these properties. However, it showed inferior physical and mechanical properties to the film MC added and 5% of NPQ and did not differ from MC film. The results of this study demonstrated that NPQs showed potential for producing bionanocompósitos as a technology to improve the properties of the MC film and the active nanocomposite film produced presents promising to extend the shelf life and ensure microbial food safety.

A miniaturização de dispositivos tecnológicos levou à percepção de novas classes de efeitos devidos ao con namento quântico e à mudança na proporção entre número de átomos presentes na superfície e no volume de estruturas que atingem a escala nanométrica, levando à noção de nanociência e nanotecnologia. Dentre os desa os impostos por essas áreas emergentes encontram-se os desa os para os métodos analíticos, em particular para os métodos baseados em feixes de íons, que tiveram um papel fundamental na tecnologia do silício. O uso de feixes de íons para a caracterização de nanoestruturas não é muito difundido devido a limitações na resolução espacial e no dano causado pelos íons energéticos incidentes nas nanoestruturas. Nesta tese é apresentado o estado da arte das aplicações da análise por feixes de íons na nanotecnologia e são descritos avanços direcionados à adoção de métodos analíticos de feixes de íons para as nanociências. Serão abordados os principais métodos de per lometria com alta resolução em profundidade, em especí co a per lometria utilizando reações nucleares com ressonâncias estreitas em suas curvas de seção de choque (RNRA, do inglês Resonant Nuclear Reaction Analysis ) e espalhamento de íons de energias intermediárias (MEIS do inglês Medium Energy Ion Scattering ). Uma vez que os modelos convencionais, baseados em uma aproximação Gaussiana, não são adequados para descrever o espectro de espalhamento de íons correspondente a estruturas nanométricas, neste trabalho foram desenvolvidos modelos que descrevem adequadamente os processos de perda de energia dos íons na matéria, viabilizando a adoção sistemática de espalhamento de íons de energias intermediárias para a análise de nanoestruturas. Aplica ções recentes de RNRA e MEIS para eletrodos de porta metálicos e dielétricos com alta constante dielétrica sendo incorporados à tecnologia MOSFET atual são apresentadas como avaliação dos métodos. / Device miniaturization revealed a new class of e ects due to quantum con nement and a di erent ration between the number of surface and bulk atoms as compared to macroscopic structures, giving rise to nanoscience and nanotechnology. Among the challenges imposed by these emerging areas are those related to the analytical techniques for material science, especially for ion beam analysis techniques (IBA). These techniques played a key role in the development of silicon technology. However, ion beam analysis is not of widespread use for nanostructure characterization due to limitation on the spatial resolution and also the damage caused by the energetic impinging ions at the target nanostructures. This thesis present state of the art applications of ion beam analysis for nanotechnology, describing advanced aimed at a more systematic use of analytical techniques based on ion beams for nanosciences. Detailed description of resonant nuclear reaction analysis (RNRA) medium energy ion scattering (MEIS) are presented, followed by the development of advanced ion energy loss models for high resolution depth pro ling using MEIS. The evaluation of RNRA e MEIS are presented based on recent applications for metal gates and high-k gate dielectrics of latest generation Metal-Oxide-Semiconductor Field-E ect Transistor (MOSFET) devices.

A utilização de nanopartículas poliméricas como carreadores de filtros solares tem sido descrita na literatura, com intuito de possibilitar uma maior retenção desses no estrato córneo. Esse trabalho teve por objetivo desenvolver formulações nanotecnológicas fotoprotetoras a partir de variações na composição do núcleo oleoso e na composição quali-quantitativa dos filtros solares selecionados. Inicialmente, foram preparadas formulações contendo somente metoxicinamato de octila (OMC), afim de determinar a melhor concentração do filtro no núcleo. A análise da estabilidade dessas nanocápsulas mostrou que a menor concentração de OMC foi a ideal para a sua localização preferencial no núcleo. Posteriormente, a essa formulação foi adicionado 16 mg/mL de um óleo adicional, obtendo-se a formulação NC1, a qual apresentou tamanho nanométrico e potencial zeta variando entre -9 e -18 mV. Após a secagem das formulações contendo OMC ou OMC associado ao óleo adicional, a retomada do tamanho nanométrico foi obtida em sua totalidade apenas para a formulação contendo OMC e o óleo adicional. No estudo do gradiente de densidade observou-se que essa mesma formulação, apresentou a menor tendência à mistura de partículas. A formulação NC1 também propiciou maior fotoestabilização do OMC, da mesma forma como a sua respectiva forma pulverulenta. Após incorporação dos nanoinsumos em hidrogéis, os valores de pH, comportamento reológico e características organolépticas obtidas foram adequadas para aplicação tópica. No estudo da capacidade fotoprotetora, a formulação contendo NC1 apresentou melhor desempenho. O hidrogel contendo NC1 também apresentou maior retenção no estrato córneo em ambos os tempos de análise (2 h e 6 h) em relação aos demais hidrogéis contendo somente OMC. Em um estudo final, foram adicionados outros dois filtros solares à formulação NC1, a octiltriazona e bemotrizinol. As formulações apresentaram tamanho de partícula, bem como pH e potencial zeta, adequados. Na análise da estabilidade física das formulações, observou-se que as mesmas mantiveram-se estáveis durante todo o período de análise. No estudo da capacidade fotoprotetora e da capacidade absortiva, a formulação contendo um total de 3 mg/mL de filtros solares encapsulado apresentou melhor desempenho. No estudo de penetração cutânea, esse mesmo semissólido apresentou melhor retenção no estrato córneo após 6 horas em relação ao semissólido contendo os três filtros na forma livre. No estudo avaliando as peles suínas tratadas com as formulações seguida da irradiação em lâmpada UVB, os hidrogéis contendo nanocápsulas (gel contendo NC1 e o gel contendo NC4) foram aqueles que mostraram maior capacidade de evitar os danos provocados pela radiação. Em síntese, esse trabalho demonstrou a superioridade das nanocápsulas desenvolvidas em relação aos hidrogéis não-nanotecnológicos. Também foi demonstrado a possibilidade de encapsulação de mais de um filtro solar no núcleo oleoso das nanocápsulas. / Polymeric nanoparticles containig sunscreens have been developed in several studies mainly to enable greater retention in the stratum corneum. This work aimed to develop photoprotective formulations based on nanotechnology by variyng in the oil core composition and quali-quantitative composition of selected sunscreens. Initially, only formulations containing ethylhexyl methoxycinnamate (EMC) were prepared, in order to determine the optimal concentration of this filter in the nanoparticles core. The stability analysis of these nanocapsules demonstrated that the lower concentration of EMC was the optimal for its core location. To this formulation 16 mg / mL of an additional oil was added, obtaining the NC1 formulation, which had nanometer size and zeta potential ranging between -9 and -18 mV. After drying the formulations containing EMC or EMC associated with additional oil, the resumption of nanometric particle size were obtained in its entirety only for the formulation containing EMC and additional oil. In the study of density gradient, this formulation also showed a lower tendency of particle mixture. The NC1 formulation also provided greater photostabilization of EMC, just as its respective dry form. After incorporation of nanoparticles in hydrogels, the pH values, rheological behavior and organoleptic characteristics were appropriated for topical application. In the study of photoprotective capacity, the formulation containing NC1 presented the best performance. The hydrogel containing NC1 showed greater retention in the stratum corneum for 2 and 6 hours, compared to other hydrogels containing only EMC. In a second study, the sunscreens ethylhexyl triazone and bemotrizinol were added to NC1 formulation. The formulations had suitable particle size as well as pH and zeta potential. In the analysis of physical stability of these formulations, it was observed that they were stable throughout the period of analysis. In the study of photoprotective capacity and absorptive capacity, the formulation containing 3 mg/mL of sunscreens encapsulated showed the best performance. In the study of skin penetration, this semisolid showed better retention in the stratum corneum only after 6 hours compared to semisolid containing three sunscreens in free form. In a study evaluating the porcine skin treated with the formulations and submitted to UVB irradiation, hydrogels containing nanocapsules (hydrogel containing NC1 and hydrogel containing NC4) were those that showed greater capacity to prevent damage caused by radiation. In summary, this study demonstrated the superiority of developed nanocapsules in relation to non-nanotechnology hydrogels. It was also demonstrated the possibility of encapsulation of more than one sunscreen in the oil core of nanocapsules.

GIRÃO, Eduardo Costa. Adsorção de Trihalometanos em Nanotubos de Carbono. 2008. 99 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-28T21:05:23Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_ecgirao.pdf: 4549992 bytes, checksum: 10c808440592e6fefb005e5b81528a33 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-04-29T17:50:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_ecgirao.pdf: 4549992 bytes, checksum: 10c808440592e6fefb005e5b81528a33 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-29T17:50:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_ecgirao.pdf: 4549992 bytes, checksum: 10c808440592e6fefb005e5b81528a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / In this work we study the interaction of thihalomethanes (THM) with single wall carbon nanotubes using first principles calculations based on the Density Functional Theory (DFT), implemented in the SIESTA code which uses pseudopotentials to describe core electrons and localized basis to expand the valence wavefunctions. The adsorption of CHCl3 (the most important and abundant THM) on pristine, vacant and carboxylated carbon nanotubes is simulated aiming to understand the interaction process in different geometries and pursuing the best route for the potential application of carbon nanotubes as filters. The metallic (5,5) and semiconducting (8,0) nanotubes are used in all calculations. A complementary study involving bromated THMs (CHCl2Br, CHClBr2 and CHBr3) is also performed in order to investigate the influence of the bromine atoms on the interaction between THMs and pristine nanotubes. Based on the analysis of structural, electronic and energetic properties it is verified that THMs are adsorbed on the carbon nanotube surface through a physisorption process (binding energies in the range -0,06 eV to -0,21 eV) in all cases. This fact makes carbon nanotubes as promissing candidates to extract THMs from aqueous solutions. The calculations also predict the stability of chemical groups (COCCl3 and COOCCl3) bounded on the nanotube surface. These chemical groups can be derived from possible chemical reactions, through coupling agents, between CHCl3 and the carboxyl groups anchored to the nanotube wall. The binding energies of these groups and the nanotubes are found to be in the range -1,31 eV to -2,26 eV. / Nesta dissertação, a adsorção de trihalometanos (THMs) em nanotubos de carbono de parede simples é estudada por meio de cálculos de primeiros princípios baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT), implementada no código computacional SIESTA que faz uso de pseudopotenciais para descrever os elétrons de caroço e bases localizadas para expandir as funções de onda dos elétrons de valência. A interação do CHCl3 (o mais importante e abundante dos THMs) com nanotubos puros, com vacâncias e carboxilados é simulada a fim de se entender o processo de interação em diferentes geometrias e encontrar as melhores rotas para a possível utilização de nanotubos como filtros. Em todos os sistemas estudados foram utilizados o tubo metálico (5,5) e o semicondutor (8,0). Um estudo complementar com THMs bromados (CHCl2Br, CHClBr2 e CHBr3) também foi realizado. Com estes últimos cálculos, busca-se observar a influência do número de átomos de bromo do THM sobre a interação com os nanotubos puros. Através da análise de propriedades estruturais, eletrônicas e energéticas, é verificado que os THMs são adsorvidos fisicamente na superfície dos nanotubos (energias de ligação variando de -0,06 eV a -0,21 eV) em todos os sistemas, tornando-os candidatos para se extrair THMs de soluções aquosas. Os cálculos prevêem ainda a estabilidade de complexos formados por grupos químicos (como COCCl3 e COOCCl3 oriundos de possíveis reações químicas do CHCl3 com grupos carboxila) agregados na superfície dos tubos. A energia de ligação de tais grupos com os nanotubos variou de -1,31 eV até -2,26 eV.

[pt] Neste trabalho é apresentado o estudo de três complexos tetrakis betadicetonatos de európio: Li[Eu(dbm)(4)].(4)H(2)O, TMPip[Eu(dbm)(4)] e Morf[Eu(dbm)(4)]. Todos os compostos foram caracterizados à temperatura ambiente por diversas técnicas, tais como absorção óptica, fotoluminescência estacionária (PL) e voltametria cíclica. Já os dispositivos eletroluminescentes orgânicos (OLEDs) baseados nestes materiais e fabricados por evaporação térmica resistiva foram caracterizados eletro-opticamente. Os espectros de PL dos compostos apresentaram as linhas características de emissão das transições (5)D(0)→(7)F(0-3) do íon európio, e não exibiram bandas relativas à emissão dos ligantes. Porém, comparações entre os espectros de PL dos materiais na forma de pó e de filme fino indicaram prováveis mudanças na estrutura dos compostos TMPip[Eu(dbm)(4)] e Morf[Eu(dbm)(4)]. Uma das possibilidades é a de que a deposição térmica estaria degradando estes materiais, dando origem às espécies tris beta-dicetonato. Os OLEDs com complexos de európio atuando simultaneamente como camada emissora e transportadora de elétrons apresentaram também, em seus espectros, os picos relativos às transições do íon Eu(3+). Para aumentar a eficiência luminosa dos dispositivos foi testada uma nova configuração, acrescentando-se uma camada bloqueadora de buracos e uma transportadora de elétrons. Esta nova arquitetura aprimorou o funcionamento dos OLEDs, cuja eletroluminescência (EL) passou a ser visível a olho nu. Por outro lado, ela causou o aparecimento de uma banda larga centrada em 480nm no espectro de EL. O estudo realizado para investigar a origem desta banda mostrou que ela é proveniente da emissão da camada bloqueadora de buracos. / [en] Rare-earth complexes present extremely sharp line emission making possible to use them in organic light-emitting devices (OLEDs) technology. This dissertation reports the study of three europium tetrakis beta-diketonate complexes: Li[Eu(dbm)(4)].(4)H(2)O, TMPip[Eu(dbm)(4)] and Morf[Eu(dbm)(4)]. UV-Vis absorption, photoluminescence (PL) and cyclic voltammetry measurements were used to characterize the complexes, at room temperature. The PL spectra displayed the characteristic europium narrow bands from (5)D(0)→(7)F(0-3) transitions and exhibited red color emission, without a contribution from ligand emission. However, a comparison between thin films spectra and powder spectra suggested probable changes in the TMPip[Eu(dbm)(4)] e Morf[Eu(dbm)(4)] complexes composition. One possibility is that the thermal deposition is causing degradation, breaking the tetrakis structure into tris beta-diketonate complexes. This hypothesis was investigated using TGA technique associated with FTIR analysis of chemical species. Europium complexes based OLEDs produced by thermal evaporation and using different device configuration were characterized by electroluminescence (EL) measurements. Bilayer OLEDs fabricated with a europium complex acting simultaneously as the emissive layer and as the electron transporting layer showed the bands from Eu(3+) transitions in the EL spectra. Another configuration was used to increase the device efficiency, adding a hole-blocking layer and an electron transporting layer. This new architecture improved the OLEDs performance, enabling the electroluminescence to be visible with the naked eye. On the other hand, it caused the appearance of a wide emission band centered at 480nm. A study performed about the source of this emission band showed that it was originated by the hole-blocking layer.

[pt] O objetivo da dissertação é propor um modelo analítico-prospectivo como ferramenta de apoio a processos decisórios em questões referentes à metrologia, normalização e regulação de nanomateriais no Brasil, baseando-se em referenciais internacionais e iniciativas em curso no mundo. No contexto do desenvolvimento da nanotecnologia no Brasil, a motivação da pesquisa é destacar a importância e os benefícios para o país da metrologia, normalização e regulação de nanomateriais, na perspectiva de aplicação do modelo pelos principais grupos de interesse comprometidos com o desenvolvimento responsável desses novos materiais. A metodologia compreende: (i) pesquisa bibliográfica e documental; (ii) levantamento de iniciativas referentes à metrologia, normalização e regulação de nanotecnologia em nível internacional; (iii) desenvolvimento de um modelo conceitual que integre as três funções – metrologia, normalização e regulação de nanomateriais; e (iv) elaboração do instrumento de pesquisa survey e da ferramenta para a construção de roadmaps estratégicos. Destacam-se como resultados: (i) visão global dos referenciais externos sobre metrologia, normalização e regulação de nanomateriais, em geral, e de nanopartículas, em particular; (ii) o modelo analítico-prospectivo; e (iii) o instrumento de pesquisa survey para a construção de indicadores nacionais e a ferramenta de construção de roadmaps estratégicos das atividades de metrologia, normalização e regulação de nanomateriais no Brasil. / [en] The main objective of this dissertation is to propose an analyticalprospective model as a tool to support decision-making processes concerning metrology, standardization and regulation of nanomaterials in Brazil, based on international references and ongoing initiatives in the world. In the context of nanotechnology development in Brazil, the motivation for carrying out this research is to identify potential benefits of metrology, standardization and regulation of nanomaterials production, within the perspective of applying the model in the country, by the main stakeholders in these areas. The methodology encompasses: (i) bibliographical and documental review on metrology, standardization and regulation of nanomaterials, in general, and nanoparticles, in special; (ii) review of international studies concerning dissertation’s central themes; (iii) development of a conceptual model that integrates the three functions - metrology, standardization and regulation of nanomaterials; (iv) development of a survey questionnaire and a strategic roadmapping tool. The main results can be summarized as follows: (i) an overview of international studies on metrology, standardization and regulation of nanomaterials, and nanoparticles, in special; (ii) the analytical-prospective model; and (iii) the survey questionnaire and the roadmapping tool for metrology, standardization and regulation of nanomaterials in Brazil, based on international references and ongoing initiatives in the world.

As perdas ósseas representam um desafio à cirurgia reparadora, onde a utilização de diferentes fontes de enxertos ósseos com limitações físicas, químicas e biológicas é frequente. Atualmente, a bioengenharia alia os conhecimentos de diferentes áreas para o estudo de novas formas de produção de tecidos, inclusive para uso em cirurgias reparadoras. O objetivo deste estudo foi associar a nanotecnologia e as células-tronco, para estudar a neoformação óssea na região de defeitos ósseos criados em calota craniana de ratos. Dois estudos foram conduzidos. No primeiro, confeccionaram-se matrizes de nanofibras (scaffolds) a partir do ácido poli (lático-co-glicólico) (PLGA) pela técnica de electrospinning, as quais apresentaram propriedades morfológicas adequadas para seu emprego no estudo. Após, cinco amostras de Stem Cell from Deciduos Tooth (SCDT) de humanos, em processo de rizólise, foram obtidas e cultivadas até atingirem entre 5ª e 7ª passagem, momento no qual foram empregadas no estudo. As SCDT foram semeadas em placas de cultura (grupo controle) e nos scaffolds (grupo teste) para os ensaios de adesão, viabilidade e proliferação celular. Observou-se que a capacidade das SCDT em realizar adesão no grupo teste foi semelhante à sua capacidade de adesão no grupo controle, sem diferença estatística entre os grupos. Verificou-se que as células mantiveram-se viáveis durante todos os dias do experimento (21 dias) nos grupos teste e controle, não apresentando diferença estatística entre os grupos. Em ambos os grupos ocorreu o aumento gradativo da viabilidade celular a partir do inicio do experimento até o 14º dia de cultura, seguido pela sua diminuição quando analisada no 21º dia. O segundo trabalho objetivou avaliar a capacidade da associação scaffolds/SCDT em promover neoformação óssea em ratos. Para isso utilizou-se 15 ratos Wistar, nos quais foram confeccionados defeitos críticos de 8,0 mm de diâmetro nas calotas cranianas. Os animais foram divididos em três grupos experimentais com 5 animais cada: grupo 1 – implante no defeito ósseo de scaffolds; grupo 2 – implante no defeito ósseo de scaffolds semeados com SCDT; grupo 3 – implante no defeito ósseo de scaffolds semeados com SCDT que foram mantidas durante 13 dias em meio de diferenciação osteogênica prévio a sua implantação. Decorrido 60 dias pós operatório, foi realizada a análise 10 histométrica, a qual avaliou a quantidade de tecido ósseo formado no interior do defeito produzido Observou-se que a associação scaffold/SCDT mantida em meio osteogênico previamente à implantação apresentou uma maior neoformação óssea em relação aos demais grupos, sendo esta diferença estatisticamente significante. Em vista dos resultados obtidos, conclui-se que, obedecidos os parâmetros utilizados, os scaffolds de PLGA apresentam resultados favoráveis em relação à interação com as SCDT. Ainda, a utilização de meio de diferenciação osteogênico associado ao scafolld/SCDT, prévio a implantação, mostrou que essa associação possui a capacidade de promover neoformação óssea, sendo a sua utilização adequada para o uso na bioengenharia. / Bone loss is a challenge to reconstructive surgery, where the use of different sources of bone grafts with physical, chemical and biological limitations is common. Currently, bioengineering combines knowledge from different fields to study new forms of tissue production, including for use in reconstructive surgery. The aim of this study was to associate nanotechnology and stem cells in relation to the study of bone formation in the area of bone defects created in rat calvaria. Two studies were conducted. Firstly, nanofiber matrices (scaffolds) were made from acid poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) by the electrospinning technique, which showed morphological properties suitable for use in the study. Following this, five samples from Deciduous Tooth Stem Cells (SCDT) from human, in the process of rhizolysis, were obtained and grown until they reached between the 5th and 7th passage, at which point they were used in the study. The SCDT were seeded onto culture plates (control group) and scaffolds (test group) for adhesion assays, cell viability and proliferation. It was observed that the ability of SCDT to adhere in the test group was similar to their ability to adhere in the control group. There was no statistical difference between the groups. It was found that the cells remained viable for every day of the experiment (21 days) in the test and control groups. There was no statistical difference between the groups. In both groups there was a gradual increase in cell viability from the start of the experiment until the 14th day of culture, followed by their decrease when analyzed on day 21. The second study evaluated the ability of the association scaffolds / SCDT to promote new bone formation in rats. For this, 15 Wistar rats were used, in which were induced critical defects of 8.0 mm diameter in the skulls. The animals were divided into three groups of five: group 1 - bone defect of the implant scaffolds, group 2 - implant in the bone defect of scaffolds seeded with SCDT, group 3 - implant in the bone defect of scaffolds that were seeded with SCDT and kept for 13 days in osteogenic differentiation medium prior to implantation. After 60 days postoperatively, histometric analysis was performed, which assessed the amount of bone formed within the imposed defect. It was observed that the scaffold association/SCDT maintained in osteogenic medium prior to implantation showed greater bone formation than the other groups. This 12 difference was statistically significant. In the light of these results, it can be concluded that, in compliance with the parameters used, the PLGA scaffolds have favorable results in relation to the interaction with the SCDT. Furthermore the use of osteogenic differentiation associated with scafolld / SCDT, prior to implantation showed that this association has the ability to promote bone formation and its use is therefore appropriate for use in bioengineering.

Nanopartículas poliméricas biodegradáveis têm recebido atenção como carreadores de fármacos ao longo dos últimos anos. Em muitos casos, a segurança destes nanocarreadores não foi demonstrada e pouco se sabe sobre a relação entre as suas características físico-químicas e suas propriedades toxicocinéticas e toxicodinâmicas. A nanotoxicologia está emergindo como uma especialidade importante da nanotecnologia e/ou toxicologia, e refere-se ao estudo da interação de nanoestruturas com sistemas biológicos. Nos últimos anos, a maioria das pesquisas foi centrada em estudos in vitro, entretanto, os resultados destes estudos necessitam também ser avaliados em experimentos in vivo para o avanço na utilização de nanocarreadores na área biomédica. Com isso, o objetivo deste trabalho foi avaliar a toxicidade de nanocápsulas de núcleo lipídico (LNC), de poli(-caprolactona), após administração intraperitoneal (i.p.) e intradérmica (i.d.) em ratos Wistar. Para a avaliação toxicológica aguda, foi administrada dose única em que se observaram sinais clínicos e fisiológicos, em ambas as vias. Após 14 dias, os animais foram eutanasiados e análises macroscópicas e histopatológicas foram realizadas. Além disso, sangue e urina foram coletados para análises laboratoriais e avaliação de funções teciduais. A avaliação toxicológica subcrônica foi procedida da mesma forma, exceto pela administração de doses repetidas diárias durante 28 dias. As suspensões de nanocápsulas foram preparadas pelo método de precipitação do polímero pré-formado, as quais apresentaram tamanho médio de partícula inferior a 250 nm, índice de polidispersão (IPD) < 1, potencial zeta negativo e pH em torno de 6,7. Os animais tratados pela via i.p. (n=6/grupo) receberam para avaliação da toxicidade aguda: solução salina ou polissorbato 80 (PS80) (12 ml/kg), utilizados como controles e diferentes doses de LNC (18,03, 36,06, e 72,12 × 1012 LNC/kg); no teste de toxicidade subcrônica foram utilizados os mesmos controles porém com doses de 3mL/kg e 6,01, 12,02 ou 18,03 × 1012 LNC/kg. Nos testes de toxicidade aguda, nos animais administrados pela via i.p., foi observada diminuição significativa de peso nos grupos tratados com LNC mesmo após 14 dias da administração (p<0,05). Entretanto no teste subcrônico esta alteração foi transitória, e ocorreu apenas no grupo que recebeu a maior dose até o quinto dia de administração (p<0,05). Houve aumento no peso relativo do baço nos animais que receberam a dose mais alta de LNC (p<0,05) no tratamento agudo. A análise histopatológica em ambos os tratamentos, demonstrou a presença de um granuloma de tipo corpo estranho no fígado e no baço dos animais que receberam a dose mais alta, provavelmente devido ao volume de LNC administrado. Não houve alteração nas análises bioquímicas de dano hepático, renal, dentre outros em todos os grupos tratados. Os dados hematológicos apresentaram uma leve alteração, entretanto foi demonstrada interferência metodológica, evidenciada por testes preliminares in vitro. Além disso, foram avaliados biomarcadores do estresse oxidativo (EO), marcadores inflamatórios e de genotoxicidade. Os resultados dos biomarcadores de oxidação de proteínas e lipídios não foram suficientes para iniciar um processo oxidativo, visto que não houve peroxidação lipídica. Ainda, não houve depleção de antioxidantes, dano ao DNA ou alteração nos marcadores inflamatórios. Nos ratos tratados pela via i.d., foi utilizada solução salina 1,2 ml/kg como grupo controle e uma dose de 7,2 × 1012 LNC/kg de LNC, para um estudo preliminar agudo e solução salina ou PS 80 (0,9ml/kg) e três doses de LNC (1,8, 3,6 ou 5,4 × 1012 LNC/kg) para avaliação da toxicidade subcrônica. No teste de toxicidade aguda, não houve alteração do peso corpóreo, entretanto no teste de toxicidade subcrônica houve uma diminuição reversível do peso no grupo que recebeu PS80 (p<0,05). Os dados histopatológicos não apresentaram alteração. Não houve alteração nos parâmetros bioquímicos, exceto uma leve diminuição da atividade da butirilcolinesterase no grupo que recebeu a dose mais alta (p<0,05). Por outro lado, houve aumento nos leucócitos no grupo que recebeu LNC, no teste de toxicidade aguda e nos grupos que receberam PS 80 e 5,4 × 1012 LNC/kg (p<0,05) após doses repetidas. Em relação à avaliação sanguínea e tecidual dos biomarcadores do EO e dos marcadores inflamatórios, foi observada uma indução nos marcadores de oxidação de proteínas juntamente com uma indução enzimática nos ratos que receberam a dose mais alta, além de uma diminuição dos níveis do IL-10 nos grupos que receberam PS80 e a dose mais alta (p<0.05). Pode-se concluir que nas condições dos experimentos, tanto pela via i.p. quanto pela via i.d., não foram demonstrados danos teciduais, pois os achados laboratoriais foram condizentes com os achados histopatológicos. Além disso, os mecanismos de reparo foram suficientes para contrabalançar eventuais danos oxidativos ou inflamatórios. Assim, o presente trabalho contribui para futuras avaliações toxicológicas de nanocápsulas poliméricas, visto que foram realizadas avaliações agudas e subcrônicas sistemáticas, com marcadores de dano renal precoce e possíveis mecanismos de toxicidade envolvidos após administração por ambas as vias. O aumento na utilização destas nanocápsulas e as lacunas nas informações toxicológicas fazem com que desafios importantes devam ser superados para permitir sua incorporação segura. Com isso, estudos nesta linha podem embasar a avaliação da resposta tóxica e, consequentemente, levar ao estabelecimento de regulamentações para avaliação da toxicidade da maioria das nanopartículas poliméricas biodegradáveis utilizadas como carreadoras de fármacos. / Biodegradable polymeric nanoparticles have received attention as drug carriers over the past years. In many cases, the safety of nanocarriers has not been demonstrated and little is known about the relationship of its physicochemical characteristics and their toxicokinetic and toxicodynamic properties. Nanotoxicology is emerging as an important field of nanotechnology and toxicology, and refers to the study of the interaction of nanostructures with biological systems. In recent years, most research has focused on in vitro studies; however, the results of these studies should also be evaluated trough in vivo experiments, in order to advance in biomedical application of nanocarriers. Thus, the objective of this study was to evaluate the toxicity of lipid-core nanocapsules (LNC), prepared with poly(ɛ-caprolactone), after intraperitoneal (i.p.) and intradermal (i.d.) administration in rats. For acute toxicological evaluation, it was administered a single dose, i.p. and i.d., clinical signs and physiological effects were observed. After 14 days, animals were euthanized and macroscopic and histopathological analyses were done. In addition, blood and urine were collected for laboratory analysis and evaluation of tissue functions. Subchronic toxicological evaluation was similar, except for the administration of repeated doses for 28 days. The suspension of nanocapsules were prepared by interfacial deposition of polymer, which had particle size less than 250 nm, polydispersity index (IPD) <1, negative zeta potential and pH around 6.7. Animals were treated via i.p. (N = 6/group), the doses used for acute toxicity test were: saline or polysorbate 80 (PS80) (12 ml/kg) as controls or three different doses of LNC (18.03, 36.06, e 72.12 × 1012 LNC/kg); for subchronic toxicity test, same controls were used but the doses were 3 ml/kg and 6.01, 12.02 ou 18.03 × 1012 LNC/kg administered daily for 28 days. In acute toxicity test, with i.p. administration, groups treated with LNC presented a significant reduction in relative weight even after 14 days of administration (p<0.05); however in the subchronic test, this change was transient, and occurred only in the group receiving the highest dose until the fifth day of administration (p<0.05). There was an increase in relative weight of spleen in animals that received the highest dose of LNC (p<0.05) in acute treatment. Histopathological analysis in both the treatments, showed a granulomatous foreign body reaction in liver and spleen of animals receiving the highest dose, probably because the volume of LNC administered. There were no changes in biochemical parameters of liver or kidney damage, among all treated groups. Hematological data showed a slight change; however it was demonstrated an interference of the methodology, further evidenced by preliminary in vitro tests. Furthermore, we evaluated biomarkers of oxidative stress (OS), inflammatory and genotoxicity markers. The results of the oxidation of proteins and lipids biomarker were not sufficient to initiate an oxidative process, since no lipid peroxidation occurred. Still, no depletion of antioxidants, DNA damage or change in inflammatory markers was observed. In rats treated via i.d., saline was used as control (1.2 ml/kg) and a dose of 7.2 × 1012 LNC/kg of LNC to a preliminary acute study, and saline or PS 80 (0.9ml/kg) used as controls or three doses of LNC (1.8, 3.6 ou 5.4 × 1012 LNC/kg) for subchronic toxicity evaluation. In acute toxicity test, there was no change in relative body weight, however, a decreased was found for the group receiving PS 80 in subchronic test (p <0.05). No histopathological alteration was found. Also, there was no change in biochemical parameters, except a slight decrease of butyrylcholinesterase activity in the group receiving the highest dose (p<0.05). Moreover, in acute toxicity test, it was found an increase in white blood cells in group receiving LNC; these increasing also occurred after repeate dose test, in PS 80 and 5.4 × 1012 LNC/kg of LNC groups (p <0.05). Regarding blood and tissue biomarkers of OS and inflammatory markers, an induction in protein oxidation marker along with antioxidant induction in rats which received the highest dose were observed, also reduced levels of IL-10 in rats that received the higher dose and PS80 (p <0.05). It can be concluded that, under the experimental conditions, for i.p. and i.d. administration, tissue damage was not found, since laboratorial analysis results were consistent with histopathological findings. Furthermore, mechanisms of repair were sufficient to offset oxidative damage or inflammation.Thus, this study contributes to future toxicological evaluations of polymeric nanocapsules, since a systematic acute and subchronic evaluation with early renal damage markers and possible mechanisms of toxicity involved after ip and id routes were performed. The increase in the use of these nanocapsules and the gaps in toxicological information make important to overcome these challenges in order to allow its safe incorporation. Thus, studies in this line are important to evaluate toxic response, and lead to establishing rules for evaluating the toxicity of most biodegradable polymer nanoparticles used as carrier of drugs.

Uma variedade de biomateriais são estudados para aplicação na engenharia de tecidos, entre os quais os scaffolds de ácido poli (láctico-co-glicólico) (PLGA), produzidos pela técnica de electrospinning. Por meio dessa técnica é possível adicionar diferentes moléculas bioativas durante o processo de produção do biomaterial, tais como a dexametasona (DEX). A DEX é caracterizada por o seu potencial anti-inflamatório e imunossupressor e pela sua capacidade de promover a diferenciação de células-tronco mesenquimais (MSCs) em linhagem osteogênica. Este estudo teve o objetivo de produzir e caracterizar scaffolds de PLGA com diferentes quantidades de DEX (100% puro) e verificar suas propriedades mecânicas, bem como a sua influência sobre MSCs de polpa de dentes decíduos. Sete grupos de scaffolds foram produzidos nas seguintes proporções: 1 parte de DEX para 20 partes de PLGA, identificado como 1:20. Seguindo este, 1:10, 1: 4, 1: 2, 3: 4 e 1: 1, partes de DEX:PLGA foram usadas. Assim, os seguintes grupos foram estudados: A: scaffolds de PLGA sem DEX (grupo controle); B: 1:20; C: 1:10; D: 1:4; E: 1:2; F: 3:4 e G: 1:1. A presença de DEX nos scaffolds e a sua taxa de libertação foi avaliada no decorrer de 21 dias por análise de luz UV (λ = 254 nm). Todos os scaffolds foram avaliados quanto às suas características físico-químicas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e por análise mecânica dinâmica (DMA). A interação dos scaffolds com as MSCs foi avaliada durante 21 dias por meio do ensaio de WST-8 e lactato desidrogenase (LDH). O potencial osteogênico dos scaffolds com DEX foi avaliada pela expressão de fosfatase alcalina, coloração com Alizarin Red e análise por RT-PCR. A análise por luz UV mostrou que após 21 dias de cultura, todos os grupos liberaram entre 73 a 79 % da DEX total presente nos scaffolds presente no início do experimento. As fotomicrografias de MEV mostraram fibras distribuídas de maneira aleatória em todos os grupos, com um grande número de poros interconectados. A análise de DMA mostrou que com o aumento da incorporação de DEX, o diâmetro das fibras e a espessura dos scaffolds também aumentou, enquanto o módulo de elasticidade não se alterou. O ensaio de WST-8 e LDH mostraram que ao longo de 21 dias a viabilidade celular aumentou nos grupos A, B, C e D, enquanto que diminuiu nos grupos E, F e G. Com base nos ensaios de avaliação osteogénica, pode-se observar que scaffolds com DEX não apresentaram tal potencial. A partir dos dados do presente estudo, pode ser concluído que os scaffolds com DEX surgem como uma ferramenta promissora para aplicação em engenharia de tecidos, no entanto, esta associação não apresentou potencial de promover a diferenciação osteogénica de MSCs. / A variety of biomaterials are undergoing studies for application in tissue engineering, among which are poly (lactic-co-glycolic) acid (PLGA) scaffolds, produced by the electrospinning technique. Through this technique, it is possible to add different bioactive molecules during the biomaterial production process, such as dexamethasone (DEX). DEX is characterized by its anti-inflammatory and immunosuppressive potential and by its ability to promote the differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs) to osteogenic lineages. This study has aimed to produce and characterize PLGA scaffolds with different quantities of DEX (100% pure) and verifies the mechanical properties of the scaffolds, as well as the role of the scaffolds on the outcome of the MSCs from deciduous teeth. Seven groups of scaffolds were produced in the following proportions: 1 part DEX to 20 parts PLGA, identified as 1:20. Following this, 1:10, 1:4, 1:2, 3:4 and 1:1, DEX:PLGA parts were used. The following groups were studied: A: PLGA scaffold without DEX (control group); B: 1:20; C: 1:10; D: 1:4; E: 1:2; F: 3:4 and G: 1:1. The DEX presence in the scaffolds and its release rate from the scaffolds over 21 days were determined by UV light analysis (λ = 254 nm). All the scaffolds were evaluated for their physicochemical characteristics by scanning electron microscope (SEM) and by dynamic mechanical analysis (DMA). The interaction of the scaffolds with MSCs was assessed over 21 days by WST-8 and lactate dehydrogenase (LDH) assay. The osteogenic potential of the scaffold with DEX was assessed by alkaline phosphatase assay, Alizarin red staining and RT-PCR analysis. The UV light analysis showed that after 21 days of culture all the groups released between 73 to 79% of the total DEX present in the scaffolds at the beginning of the experiment. The SEM micrographs showed fibers distributed in a random manner in all groups, with a large number of interconnected pores. DMA analysis showed that with the increase of DEX incorporation, the fiber diameter and scaffolds thickness also increased while their elastic modulus did not change. The WST-8 and LDH assay showed that, over 21 days of culture, the cell viability increased in groups A, B, C and D, while decreased in groups E, F and G. Based on the osteogenic assays, it could be observed that the scaffolds with DEX did not have the osteogenic potential. From the data of this study, it can be concluded that the scaffolds with DEX appear to be a promising tool for application in tissue engineering, however, this association did not show the potential for promote the osteogenic differentiation.

Percebe-se um interesse da indústria de fabricação de tintas na utilização de nanopartículas de prata devido às suas propriedades antimicrobianas. Neste trabalho, objetivou-se sintetizar e caracterizar soluções coloidais de nanopartículas de prata para ser um potencial aditivo antimicrobiano em tintas acrílicas à base d’água. No processo experimental, as nanopartículas de prata foram preparadas pela redução de íons de prata por boroidreto de sódio e estabilizada, utilizando citrato trissódico dihidrado. As caraterizações das nanopartículas de prata foram realizadas por espectroscopia de UV-Visível, microscopia eletrônica de transmissão e antibiograma contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas. Os espectros de UV-vis foram muito similares para as NPs Ag 18 ppm e para as NPs Ag 1000 ppm com os espectros de absorção na região de 400nm, que indica a presença de NPs Ag com forma esférica. Pela microscopia eletrônica de transmissão confirmou-se a presença das NPs Ag na forma esférica e observou-se a diferença de tamanho de partículas, sendo que para as NPs Ag a média foi de 7,32 nm e para NPs Ag 1000 ppm foi de 15,2 nm. O antibiograma demonstrou que as NPs Ag 18 ppm e de 1000 ppm apresentam atividade antibacteriana contra a bactéria Gram-negativa Escherichia coli e contra a bactéria Gram-positiva Staphylococcus aureus. No filme de tinta aplicado, avaliou-se a diferença de cor da tinta branca após a adição das NPs Ag, utilizando um espectrofotômetro e a perda de brilho após o ensaio de intemperismo acelerado sob radiação UV-B. Foi verificado que as NPs Ag não têm efeito sobre a perda de brilho do filme de tinta, porém induzem ao amarelamento do mesmo. Os resultados foram positivos para o ensaio de resistência a bactérias conforme a norma JIS Z 2801:2000 somente para as amostras de tinta acrílica à base d’água e verniz acrílico à base d’água com 100 ppm de NPs Ag. Para as amostras de tintas e vernizes com 3,6 ppm e 30 ppm de NPs Ag não houve efeito inibitório. Para o ensaio de resistência a fungos, segundo a norma ABNT NBR 14941, as tintas não apresentaram efeito inibitório satisfatório. / There is a particular interest of the paint manufacturing industry by using silver nanoparticles due its antimicrobial properties. This study has as objective to synthesize and characterize silver nanoparticles colloidal solutions as a potential antimicrobial additive in water-based acrylic paints. In the experimental process, the silver nanoparticles were prepared by reduction the silver ions by sodium borohydride and used trisodium citrate dihydrate as stabilizing agent. The characterizations of the silver nanoparticles were realized by spectroscopy in the infrared region, transmission electronic microscopy and Gram positive and Gram negative antibiograms. The UV-vis results were similar for the NPs Ag 18 ppm and NPs Ag 1000 ppm samples with the absorption spectra in the range of 400nm, which indicates the presence of de NPs Ag in a spherical format. By the transmission electron microscopy it was noted the presence of NPs Ag in a spherical format and differences in the particles sizes for NPs Ag (media of 7.32 nm) and for NPs Ag 1000 ppm (media of 15.2 nm) samples. The antibiogram test demonstrates that the 18 ppm and the 1000 ppm NPs Ag showed antibacterial activity against the Gram negative bacterium Escherichia coli and against the Gram positive bacteria Staphylococcus aureus. In the paint film, it was avaluated the difference of the white color after the incorporation of the NPs Ag using a spectrophotometer and the brightness lost after the UV-B accelerated weathering testing. It was noted that the NPs Ag had no effect in the brightness lost of the paint film; however inducing to the yellowing of the same. The results were positive for the bacterial resistances according to JIS Z 2801:2000 only for the water-based acrylic paints and varnish containing 100 ppm of NPs Ag. For the samples with 3,6 ppm and 30ppm it was not noted an inhibitory effect. Finally, for the fungal resistance according to ABNT NBR 14941 the paints do not showed satisfactory inhibitory effect.