Os objetivos deste estudo foram: 1) avaliar por meio da análise elementar (C, N, H, S, O), Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), e Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) às características dos ácidos húmicos (AHs) extraídos do solo do manguezal de Pai Matos (Cananéia-SP-BR) sob diferentes tipos de vegetação (Rhizophora mangle, Avicennia schaueriana, Laguncularia racemosa, Spartina alterniflora) e condições de redução, bem como às características dos AHs extraídos do solo de marismas espanholas também sob diferentes tipos de vegetação (Galícia: Spartina maritima, Juncus maritimus e Phragmites australis; Valência: Phragmites australis e Scirpus maritimus) e condições de redução; e 2) avaliar por meio da Pirólise-associada à cromatografia gasosa/espectrometria de massas (Pi-CG/EM) às características da matéria orgânica (MO) extraída do solo destes ecossistemas sob os mesmos tipos de vegetação e condições e redução. O carbono orgânico total, o nitrogênio total, o enxofre total e os valores de Eh e pH dos solos estudados também foram analisados. Os resultados mostraram que o ambiente predominantemente redutor dos solos estudados ocasionou uma maior incorporação de N e S e uma menor concentração de radicais livres semiquinona (CRLS) em relação aos AHs derivados de solos de ecossistemas terrestres, sugerindo desta forma, a presença de uma matéria orgânica (MO) menos humificada no solo das áreas de estudo; entretanto, somente os AHs extraídos do solo do manguezal apresentaram uma maior razão atômica H/C e O/C em relação aos AHs derivados de solos terrestres. A CRLS também foi maior nos AHs das camadas subsuperficiais dos solos estudados, sugerindo que o ambiente mais anóxico ocasionou um maior grau de humificação da MOS destas camadas, entretanto, como os manguezais e as marismas são ambientes de sedimentação, a contribuição de uma matéria orgânica mais humificada de origem terrestre previamente depositada nas áreas de estudo também pode ter ocasionado este resultado. Entre as diferentes vegetações estudadas, foi observada uma maior relação C/N e CRLS dos AHs extraídos do solo sob Rhizophora e Avicennia (manguezal) e uma maior relação C/N dos AHs extraídos do solo da marisma de Valência-ES, sugerindo uma maior recalcitrância da MOS sob estas vegetações. Os espectros de FTIR não permitiram verificar variações significativas na composição química e estrutural dos AHs obtidos dos solos sob as diferentes vegetações e condições de redução; entretanto, observo-se através da Pi-CG/EM uma maior concentração de compostos lignificados na MO extraída do solo sob Avicennia e Rhizophora (manguezal) e da marisma de Valência-ES, também sugerindo uma maior recalcitrância e menor humificação da MOS destas áreas de estudo. Além disso, observou-se que a maior decomposição da MOS ocasionou o decréscimo no conteúdo de lignina com o acréscimo relativo de compostos alifáticos; o acréscimo dos compostos alifáticos de cadeia curta em detrimento ao acúmulo dos de cadeia longa; a perda da dominância dos alcanos/alquenos de cadeias ímpares em relação aos de cadeias pares; e o acréscimo de compostos orgânicos de origem microbiana nos solos estudados. / The goals of this study were: 1) evaluate by elemental analysis (C, N, H, S, O), Electronic Paramagnetic Resonance (EPR), and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) the characteristics of the humic acids (HA) extracted from the soil of Pai Matos mangrove forest (Cananéia, SP, BR) under different vegetation types (Rhizophora mangle, Avicennia schaueriana, Laguncularia racemosa, Spartina alterniflora) and soil reduction conditions, as well as the HA extracted from Spanish salt marsh soils (Galícia and Valência) under different vegetation types (Galicia: Spartina maritima, Juncus maritimus, and Phragmites australis; Valencia: Phragmites australis e Scirpus maritimus) and soil reduction conditions; and 2) evaluate by Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) technique the characteristics of the SOM extracted from the these study areas under the same vegetation types and reduction condition. The total organic carbon, the total nitrogen, the total sulfur, and the soil pH and Eh in the field also were analyzed. The results showed that the predominantly anoxic soil condition caused the higher N and S content in the HA of both study areas than the HA derived from terrestrial soils and marine environments, and that the studied HA also showed a lower semiquinone-type free radical (SFR) content than terrestrial soils, thus suggesting a lower humification degree of the SOM derived from the study areas; however, only the HA derived from de mangrove forest soil showed a higher H/C and O/C atomic ratio than the HA derived from the terrestrial soils and marine environments. In addition, the SFR content also was lower in the surface soil layers, suggesting the input of a fresh and labile plant-derived organic matter as responsible by the lower humification degree of the SOM derived from these layers; however, as mangroves and salt marshes are sedimentation environments, it is likely that besides the more anoxic soil condition, a more humified organic matter (OM) derived from terrestrial soils also may cause the highest SFR content observed in the subsurface soil layers. Among the different vegetation types, also was observed a higher C/N ratio of the soil and HA derived from Valencian salt marsh, as well as both a higher C/N ratio and SFR content in the HA extracted from the soil under Rizhophora and Avicennia (mangrove), suggesting a more recalcitrant SOM in these sites. The FTIR spectras did not show significant variation among vegetation types and soil depths, and finally, by the Py-GC/MS technique was observed that the OM derived from the Valencian salt marsh soils and from the soil under Avicennia and Rhizophora (mangrove) showed a more recalcitrant SOM (higher lignin content) than the SOM derived from the soil under the other vegetation types studied. In addition, it was also observed that the SOM decomposition caused a decrease in lignin contents and a relative increase in aliphatics; an increase in short-chain aliphatics at the expense of longer ones; a loss of odd-over-even dominance in the n-alkanes and n-alkenes; and an increase in microbial products in the studied soils.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In this work we have employed the Melting-Nucleation method in order to synthesize semiconductor and semimagnetic quantum dots (QDs), CdSe, CdSxSe1-x, CdS e Cd1-xMnxS, in a glass matrix. We have investigated these QDs by using several experimental techniques and theoretical models, reaching a comprehensive understanding of their fundamental properties. The lattice contraction in CdSe QDs was confirmed by Raman spectroscopy, evidencing that the glass matrix (host material) plays an important role on the vibrational modes of nanocrystals (NCs). Advancement in the synthesis of pseudo-bynary CdSxSe1-x QDs was achieved by obtaining a good control on the alloy composition in two variants of precursor dopings, while the QD size is tuned by annealing. Resonant Raman spectra of these CdSxSe1-x QDs were very well described by the continuum lattice dynamics model, suggesting the propagation of optical phonons within the NC. By studying CdS QDs by temperaturedependent Raman spectroscopy, we have demonstrated that there is a large difference between the thermal expansion coefficients of QD e of bulk material. The same conclusions were obtained for the modal Grüneisen parameters and for the anharmonicity coupling constants, so that they have to be estimated independently of bulk parameters in the study of thermal properties of QDs. We have employed the Electron Paramagnetic Resonance in order to confirm that the migration of Mn2+ ions in Cd1-xMnxS NCs, from the core to the surface, can be controlled by a thermal annealing. We have proved yet that the luminescence emitted by Cd1-xMnxS NCs can be controlled by changing the x concentration and by the thermal annealing, in which the emission of Mn2+ ions (4T1 6A1) is only observed when this magnetic impurity is substitutionally into the core of Cd1-xMnxS NC. From temperature-dependent photoluminescence measurements, we have come up with a model based on rate equations that describes well the energy transfers involving two coupled groups of Cd1-xMnxS NPs. Further emissions from deep defect levels were attributed to two energetically different divacancies, VCd VS, in the wurtzite structure of Cd1-xMnxS NPs, which can be controlled by the magnetic doping. By studying the magneto-optical properties of Cd1-xMnxS NPs, we have demonstrated that the self-purification is the dominant mechanism controlling the doping process in semiconductor QDs grown by the melting-nucleation method. We have demonstrated that the multiphonon Raman scattering in the coupled Cd1-xMnxS NPs, as well as the coupling strength between electrons and optical phonons, can satisfactorily be tuned by the magnetic doping with Mn2+ ions and by an appropriate thermal annealing. Furthermore, we have verified that the magnetic doping have induced variations on the sp-d exchange interaction and in the crystalline quality of NPs. / Neste trabalho nós utilizamos o método de Fusão-Nucleação para sintetizar pontos quânticos (PQs) semicondutores e semimagnéticos, CdSe, CdSxSe1-x, CdS e Cd1-xMnxS, em uma matriz vítrea. Nós investigamos estes PQs utilizando várias técnicas experimentais e modelos teóricos, obtendo um entendimento compreensivo das suas propriedades fundamentais. A contração da rede cristalina nos PQs de CdSe foi confirmada pela espectroscopia Raman, evidenciando que a matriz vítrea (material hospedeiro) desempenha um papel importante sobre os modos vibracionais dos nanocristais (NCs). Um avanço na síntese de PQs pseudo-binários de CdSxSe1-x foi alcançado, obtendo um bom controle sobre a composição da liga em duas variações de dopantes precursores, enquanto o tamanho do PQ é controlado pelo recozimento. Os espectros Raman ressonantes destes PQs de CdSxSe1-x foram muito bem descritos pelo modelo da dinâmica de rede contínua, sugerindo a propagação de fônons ópticos dentro do NC. Ao estudar PQs de CdS por espectroscopia Raman dependente da temperatura, nós demonstramos que existe uma grande diferença entre os coeficientes de expansão térmica do PQ e do material bulk. As mesmas conclusões foram obtidas para os parâmetros de Grüneisen modais e para as constantes de acoplamento da anarmonicidade, de maneira que eles devem ser estimados independentemente dos parâmetros do bulk no estudo das propriedades térmicas dos PQs. Nós utilizamos a Ressonância Paramagnética Eletrônica para confirmar que a migração de íons Mn2+ em NCs de Cd1-xMnxS, do núcleo para a superfície, pode ser controlada por um recozimento térmico. Comprovamos ainda que a luminescência emitida pelos NCs de Cd1-xMnxS pode ser controlada pela modificação da concentração x e pelo recozimento térmico, em que a emissão dos íons Mn2+ (4T1 6A1) é somente observada quando esta impureza magnética está substitucionalmente incorporada no núcleo do NC de Cd1-xMnxS. A partir de medidas de fotoluminescência dependente da temperatura, nós desenvolvemos um modelo baseado em equações de taxa que descreve bem as transferências de energia envolvendo dois grupos acoplados de nanopartículas (NPs) de Cd1-xMnxS. Emissões adicionais a partir de níveis de defeitos profundos que foram atribuídos duas divacâncias energeticamente diferentes, VCd VS, na estrutura wurtzita das NPs de Cd1-xMnxS, que podem ser controladas pela dopagem magnética. Ao estudar as propriedades magneto-ópticas das NPs de Cd1-xMnxS, nós demonstramos que a autopurificação é o mecanismo dominante controlando o processo de dopagem em PQs semicondutores crescidos pelo método de fusão-nucleação. Nós demonstramos que o espalhamento Raman multi-fônon nas NPs de Cd1-xMnxS acopladas, bem como a força do acoplamento entre elétrons e fônons ópticos, podem ser adequadamente sintonizados pela dopagem magnética com íons Mn2+ e por um recozimento térmico apropriado. Além disso, verificamos que a dopagem magnética induziu variações na interação de troca sp-d e na qualidade cristalina das NPs. / Doutor em Física

Este trabalho teve como objetivo realizar o processamento do gel polimérico MAGICf, irradiá-lo e caracterizá-lo com quatro métodos de leitura, uma vez que a dosimetria com gel polimérico é uma área promissora no âmbito de controle de qualidade dos tratamentos radioterápicos, pois permite a avaliação de dose tridimensionalmente. Os métodos para caracterização do gel MAGIC-f foram: Tomografia Computadorizada (TC), espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) e espectrofotometria UV/Vis. Para a caracterização por esse último método, foi feita uma nova formulação do gel MAGIC-f adicionando fluoresceína. Os resultados da caracterização desse gel dosimétrico com tomografia computadorizada e EPR não foram satisfatórios, porém com a espectroscopia de RMN obteve-se bons resultados, assim como com a espectrofotometria UV/Vis. A nova formulação do gel para a caracterização com espectrofotometria mostrou-se ser um método inovador e bastante promissor para essa área. / This work aimed to perform the processing of the MAGIC-f polymeric gel, to irradiate it and to characterize it with four methods of reading, since the dosimetry with polymeric gel is a promising area within the scope of quality control of the radiotherapeutic treatments, because it allows dose evaluation three-dimensional. The methods for characterization of the MAGIC-f gel were: Computed Tomography (CT), Nuclear Resonance Magnetic (NMR) and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy, and UV/Vis spectrophotometry. For characterization with this last method, a new MAGIC-f gel formulation was made adding fluorescein. The results of the characterization of this dosimetric gel with computed tomography and EPR were not satisfactory, but with NMR spectroscopy satisfactory results were obtained as well as UV / Vis spectrophotometry. The new gel formulation for characterization with UV / Vis spectrophotometry has proved to be an innovative and very promising method for this area.

Este trabalho teve como objetivo realizar o processamento do gel polimérico MAGICf, irradiá-lo e caracterizá-lo com quatro métodos de leitura, uma vez que a dosimetria com gel polimérico é uma área promissora no âmbito de controle de qualidade dos tratamentos radioterápicos, pois permite a avaliação de dose tridimensionalmente. Os métodos para caracterização do gel MAGIC-f foram: Tomografia Computadorizada (TC), espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN), Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR) e espectrofotometria UV/Vis. Para a caracterização por esse último método, foi feita uma nova formulação do gel MAGIC-f adicionando fluoresceína. Os resultados da caracterização desse gel dosimétrico com tomografia computadorizada e EPR não foram satisfatórios, porém com a espectroscopia de RMN obteve-se bons resultados, assim como com a espectrofotometria UV/Vis. A nova formulação do gel para a caracterização com espectrofotometria mostrou-se ser um método inovador e bastante promissor para essa área. / This work aimed to perform the processing of the MAGIC-f polymeric gel, to irradiate it and to characterize it with four methods of reading, since the dosimetry with polymeric gel is a promising area within the scope of quality control of the radiotherapeutic treatments, because it allows dose evaluation three-dimensional. The methods for characterization of the MAGIC-f gel were: Computed Tomography (CT), Nuclear Resonance Magnetic (NMR) and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy, and UV/Vis spectrophotometry. For characterization with this last method, a new MAGIC-f gel formulation was made adding fluorescein. The results of the characterization of this dosimetric gel with computed tomography and EPR were not satisfactory, but with NMR spectroscopy satisfactory results were obtained as well as UV / Vis spectrophotometry. The new gel formulation for characterization with UV / Vis spectrophotometry has proved to be an innovative and very promising method for this area.

Uma amostra de zoisita natural proveniente da região de Teófilo Otoni Minas Gerais foi caracterizada pelas técnicas de termoluminescência (TL), ressonância paramagnética eletrônica (EPR) e absorção óptica (AO). As curvas de emissão TL das amostras natural e sob irradiação gama apresentaram picos em 130, 150, 265, 350 e 435 ºC todos eles com uma forte superposição. Tratamentos térmicos (TT) entre 500 e 900 °C afetaram muito pouco a estrutura cristalina da zoisita, no entanto os nove picos em 135, 155, 175, 200, 225, 255, 285, 320 e 360 ºC, ajustados teoricamente por deconvolução à curva experimental, apresentaram um máximo de sensibilidade TL para TT entre 600 e 700 ºC. O espectro de emissão TL contém uma banda intensa em torno de 310 nm e outra fraca em torno de 270 nm indicando que existem dois centros de recombinação que participam do processo de TL, o primeiro devido ao alumínio e o segundo devido ao titânio respectivamente. Exposições de amostras com TT em 600 °C à luz ultravioleta (UV) revelaram uma alta sensibilidade dos picos TL até 300 ºC, o que torna a zoisita um potencial candidato para aplicações em dosimetria de luz UV. A resposta TL da zoisita sob irradiação de raios gama, beta e elétrons de 1,4 MeV é similar, a única diferença está no aparecimento do pico em 110 ºC na irradiação com fonte beta. O espectro de EPR apresentou as seis linhas hiperfinas típicas do íon de Mn2+, em torno de g = 2,0, sobrepostas à linha da transição -1/2 -- +1/2 do Fe3+ num ambiente octaédrico. Além disso, dois conjuntos de linhas entre 800 - 1500 Gauss e 1500 - 2000 Gauss foram atribuídos aos íons de Cr3+ e Fe3+ respectivamente. Ambos íons sob ação de um forte componente axial de campo cristalino (CC), onde o nível fundamental 4A2 do íon de Cr3+ é desdobrado em dois dubletos mS = ±1/2 e mS = ±3/2. Os parâmetros de campo cristalino, Delta = 15100 cm-1, B = 739,5 cm-1 e D/B = 2,19 foram calculados a partir das transições permitidas de spin 4A2 -- 4T1 e 4A2 -- 4T2 do íon de Cr3+ na região visível do espectro de AO. A quebra do nível 4T2 foi atribuída à redução da simetria do poliedro Al(Cr)-O e à transição proibida de spin 4A2 -- 2T1 que sugere a substituição do Al3+ pelo Cr3+ na posição M3 da estrutura da zoisita. Bandas de AO devido a íons hidroxila e água foram identificadas na região do infravermelho próximo, todas elas estáveis frente a TT até 800 ºC e doses gama adicionais até 50 kGy. Baseado nos comportamentos dos centros de alumínio, titânio e E1 foi proposto um mecanismo de emissão TL. / Natural zoisite from the locality of Teófilo Otoni in the state of Minas Gerais - Brazil was investigated utilizing the techniques of thermoluminescence (TL), electron paramagnetic resonance (EPR) and optical absorption (OA). Natural as well as gamma irradiated zoisite exhibited TL peaks at 130, 150, 265, 350 and 435 ºC with an overlap of one peak with the other. Crystal structure of zoisite was found to be little affected by heat treatments in the range 500 - 900 °C. Deconvolution analysis has shown nine TL peaks at 135, 155, 175, 200, 225, 255, 285, 320 and 360 ºC. High TL sensitization has been observed for heat treated samples at 600 and 700 °C. The TL emission spectrum has shown a strong band around 310 nm and a weak one at 270 nm indicating the existence of two recombination centers, the first one due to aluminum and second one to titanium are involved in the TL process. Heat treated zoisite at 600 ºC exhibited high TL sensitivity of all TL peaks up 300 ºC. This feature indicates that zoisite can be a strong candidate for applications in UV dosimetry. The TL response of zoisite to beta rays and 1.4 MeV accelerated electrons is similar to that of gamma rays, with the exception that the electrons produced a 110 ºC peak. This peak was not seen under gamma irradiation. The EPR spectrum has shown the typical Mn2+ six hyperfine lines around g = 2.0. 1/ 2 to +1/ 2 transition line of the Fe3+ ion in an octahedral environment is also seen and the Mn2+ lines are overlapped by the Fe3+ line. On the other hand, most significant results have been observed in the low magnetic field region. Cr3+ lines are seen in the 800 - 1500 Gauss region and lines attributable to Fe3+ ion are observed in the 1500 - 2000 Gauss region. Both ions are under strong axial component of the crystal field (CF), where 4A2 state is split in two doublets mS = ±1/2 and mS = ±3/2. The crystal field parameters, Delta = 15100 cm-1, B = 739.5 cm-1 and Dq/B = 2.19 were calculated from the allowed spin transitions 4A2 -- 4T1 and 4A2 -- 4T2 of the Cr3+ ion in the visible region. The lifting of the 4T2 level was attributed to the lower polyhedron symmetry Al(Cr)-O and to the forbidden spin transition 4A2 -- 2T1; this suggests a substitution of Al3+ by Cr3+ ion at the site known as M3 in the structure of zoisite. Absorption bands due to OH and water molecule have been identified in the near infrared region. These bands have been found to be stable up to 800 ºC heat treatment and gamma doses up to 50 kGy. A model for the observed TL emission has been proposed based on the thermal annealing behaviour Al, Ti and E1 centers.

Há, no Brasil, uma enorme diversidade de espécies vegetais, e um conhecimento popular de várias propriedades medicinais das mesmas. Dentre os estudos realizados com extratos de plantas, há um interesse especial na atividade antioxidante. Este trabalho, focado em atividade antioxidante, é dividido em duas partes: a primeira, utiliza a técnica de RPE para estudar a ação dos antioxidantes neutralizando os radicais livres, enquanto que a segunda utiliza a TFD para, em simulação computacional, ajudar a entender os resultados obtidos na primeira parte. Foram analisados 10 extratos vegetais: Swartzia langsdorffii, Machaerium villosum, Pterogyne nitens, Maytenus ilicifolia (casca de raiz), Pera glabrata, Aegiphyla sellowiana, Copaifera langsdorffii, Chrysophyllum inornatum, Iryanthera juruensis (folhas e sementes), Didymopanax vinosum. O estudo da atividade antioxidante com RPE utiliza dois métodos diferentes: o primeiro método mede a atividade antioxidante por meio do controle da quantidade de radicais livres, TEMPOL e DPPH, em contato com o extrato vegetal, enquanto que o segundo método utiliza o spin trap DMPO em conjunto com a reação de Fenton (Fe2+ + H2O2 => Fe3+ + HO- + HO) para analisar a ação dos extratos vegetais contra o radical hidroxila (OH?). A simulação computacional dos compostos TEMPOL, DPPH e DMPO é realizada em um método de primeiros princípios na Teoria do Funcional da Densidade, com uso de pseudopotenciais. O código utilizado é o SIESTA. As conclusões indicam que o extrato de Iryanthera juruensis, tanto de folhas quanto de sementes, exibe atividades antioxidantes bastante acentuadas, em todos os métodos utilizados. A simulação computacional aponta o TEMPOL menos reativo que o DPPH, devido a menor energia liberada em sua reação de redução. Sabendo que algumas destas espécies já são usadas popularmente por propriedades medicinais, estudos futuros para a correta identificação do agente antioxidante e seu possível uso, tanto na indústria alimentícia quanto na farmacêutica, deverão ser realizados. / There is, in Brazil, a great diversity of vegetable species, and a popular knowledge of several medicinal properties of the some of them. In studies carried out with plants? extracts, there is special interest in antioxidant activities. This work, focused in antioxidant activity, is divided in two parts: the first uses EPR technique to study the antioxidant activities neutralizing free radicals, while the second one uses DFT, in computational simulation, to understand the results obtained from the first part. Ten vegetable extracts were analyzed: Swartzia langsdorffii, Machaerium villosum, Pterogyne nitens, Maytenus ilicifolia (bark root extracts), Pera glabrata, Aegiphyla sellowiana, Copaifera langsdorffii, Chrysophyllum inornatum, Iryanthera juruensis (leaves and seeds), Didymopanax vinosum. The study with EPR uses two different methods: the first method measures the antioxidant activity by monitoring the amount of free radicals, DPPH and TEMPOL, that are in contact with the plant extract, the second method uses spin trap DMPO with Fenton reaction (Fe2+ + H2O2 => Fe3+ + HO- + HO) for the study of the plant extract antioxidant activity against the hydroxyl radical (OH?). The computational simulation of TEMPOL, DPPH and DMPO is carried out using a method of first principles within the Density Functional Theory and pseudopotentials. The code is SIESTA. The conclusions indicate that the Iryanthera juruensis extract, as of leaves as of seeds, exhibits accentuated antioxidants activities, in all of the used methods. The computational simulation indicated that the TEMPOL is less reactive than the DPPH, because the lower energy in its reduction reaction. As some of these species are already used popularly by medicinal properties, future studies for correct identification of the antioxidant compounds and its possible use, as in the food industry as in the pharmaceutical industry, should be realized.

Na primeira parte deste trabalho, são discutidos alguns fatores que determinam a forma correta de operação de um espectro convencional de RPE. Um sistema específico, possuindo o circuito usual de \"ponte de microonda\", é analisado e as condições ideais para a realização da medida das duas componentes da susceptibilidade magnética complexa são determinadas. A seguir, mostra-mos os resultados encontrados para a relaxação eletrônica do hidrogênio atômico intersticial no CaF2. As medidas foram efetuadas utilizando técnicas de microonda pulsada, a 3 KGauss, para temperatura entre 1.6 e 4.2 0K. Os resultados experimentais foram interpretados, através dos dois processos seguintes: - difusão espectral entre spins pertencentes a uma mesma linha de absorção, e relaxação cruzada entre as diferentes componentes hiperfinas do espectro de absorção. A estes dois processos relacionamos tempos característicos da ordem de 10 ms a 60ms, respectivamente. / In the first part of this work some factors are discussed wich determine the correct way of operating of a convenctional EPR spectrometer. A specific system, having the usual \"microwave bridge\" circuit, is analysed and the complex conditions for the measurement of both components of the complex magnetic susceptibility are determined. We show results for the electronics relaxation of an interstitial atomic hydrogen in CaF2. Measurement were performed using the pulsed microwave technique at 3 kilogauss for temperatures between 1.6 and 4.2 0K.The experimental results were interpreted by means of two processes: - Spectral diffusion between spin states belonging to the same absorption line, and cross relaxation between different hyperfine components of the absorption spectrum. The characteristic times assigned to these processes are of the order or 10 ms and 60 ms respectively.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:07:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao Heverton.pdf: 3726246 bytes, checksum: d1604716538cf27f6497805271c49501 (MD5) Previous issue date: 2009-03-31 / Terpenes are a very promising class of skin penetration enhancers especially due to their low potential of irritation in the skin. In this work, we have used the electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy of the small spin label di-tert-butyl nitroxide (DTBN), which partitions the aqueous and hydrocarbon phases, to study the interaction of the terpenes ®-terpineol, 1,8-cineole, L(-)-carvone and (+)-limonene with the uppermost skin layer, the stratum corneum, and the membrane models of 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero- 3-phosphatidylcholine (DPPC) and 1,2-dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DMPC). The EPR spectra indicated that the terpenes increase both the partition coe±cient and the rotational di®usion rate of the spin labels in the stratum corneum membranes whereas for DMPC and DPPC bilayers were observed similar e®ects only at temperatures below the liquid-crystalline phase. The EPR parameter associated to probe polarity inside the membranes showed thermotropic induced changes, suggesting relocations of spin probe, which were dependent of the membrane phases. While DMPC and DPPC bilayers showed abrupt changes in the partitioning and rotational correlation time parameters at the phase transitions, the SC membranes were characterized by slights changes in whole interval of measured temperatures, presenting the greatest changes or membranes reorganizations in the temperature range of v50 to v74±C. The results suggest that the terpenes act as spacers that weaken the hydrogen-bonded network at the polar interface thus °uidizing the stratum corneum lipids and, in consequence, increase the permeation of small polar molecules across the membranes. 2 / Os terpenos são uma classe muito promissora de facilitadores de permeação da pele devido aos seus baixos potenciais de irritação na pele. Neste trabalho utilizamos a espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (RPE) do pequeno marcador de spin di-terc-butil nitróxido (DTBN) que particiona na fase aquosa e hidrocarbônica, para estudar a interação dos terpenos ®-terpineol, 1,8-cineol, L(-)-carvona e (+)-limoneno com a camada superior da pele, o estrato córneo, e membranas modelos de 1,2-dimiristoil-sn- glicero-3-fosfocolina (DMPC) e 1,2-dipalmitoil-sn-glicero-3-fosfocolina (DPPC). Os espectros de RPE indicaram que os terpenos aumentam o coeficiente de partição e a taxa de difusão rotacional do marcador de spin nas membranas de estrato córneo, enquanto que para as bicamadas de DMPC e DPPC o efeito foi semelhante somente nas temperaturas abaixo da fase líquido-cristalina. O parâmetro de EPR associado µa polaridade do marcador de spin no interior das membranas mostrou mudanças induzidas termotropicamente, sugerindo que a posição média da molécula marcada muda com a temperatura e fases das membranas. Enquanto as bicamadas de DMPC e DPPC mostraram abruptas mudanças nos parâmetros da partição e do tempo de correlação rotacional com as transições de fase, as membranas de EC forão caracterizadas por suaves mudanças em todo o intervalo de temperatura medido, apresentando as maiores mudanças ou reorganizações das membranas na faixa de temperatura de ~50 a ~74°C. Os resultados sugerem que a terpenos atuando como espaçadores dos lipídios que compõem as membranas, enfraquecem as redes de ligações de hidrogênio na interface polar, e isto leva a um aumento da °uidez dos lipídios do estrato córneo e, em consequência, a uma maior permeação de moléculas polares através das membranas.

Vidros teluritos são considerados fortes candidatos para aplicações em lasers e óptica não linear devido a importantes características, como o elevado índice de refração, baixa energia de fônons, baixa temperatura de transição vítrea e sua fácil preparação. Neste trabalho foram produzidas amostras dos sistemas vítreos TeO2- ZnO-Na2O, TeO2-Nb2O5-Na2O e Te2O-Na2O incluindo ou não dopagens de AgNO3 para estudos estruturais e ópticos. As propriedades estruturais e os mecanismos de recombinação destes vidros foram estudados por meio das técnicas de ressonância paramagnética eletrônica, termoluminescência e correntes de despolarização termicamente estimuladas. Já as propriedades ópticas como o coeficiente de absorção linear, índice de refração linear e não linear foram estudadas por meio das técnicas de absorção óptica, acoplamento de prismas e varredura Z. Foram ainda desenvolvidos estudos da precipitação de nanopartículas de prata para o sistema TeO2-ZnO-Na2O com dopagens de AgNO3 com diferentes temperaturas de tratamento térmico. A caracterização das nanopartículas metálicas foi realizada por meio da técnica de absorção óptica auxiliada por microscopia eletrônica de transmissão e espectrometria de energia dispersiva. Foram observadas por ressonância paramagnética eletrônica quatro respostas paramagnéticas dos vidros irradiados com raio , sendo uma de natureza desconhecida e as outras três identificadas como g¹, g² e g³ atribuídas respectivamente ao centro de buraco do telúrio e do oxigênio, centro de buraco do oxigênio terminal e centro de elétron do telúrio. Foi proposto ainda um modelo para explicar os mecanismos de formação destes centros. A partir dos resultados de termoluminescência observou-se que os processos de recombinação destes centros de defeitos são não radioativos. Neste projeto foram estudados pela primeira vez na literatura os fenômenos de polarização e despolarização em vidros teluritos, com e sem irradiação gama, por meio da técnica de correntes de despolarização termicamente estimuladas. Quanto às propriedades ópticas, foi investigada a influência da adição de prata dos sistemas vítreos TeO2-ZnO-Na2O e TeO2-Nb2O5-Na2O em relação à energia do gap, a cauda de Urbach, índice de refração linear e não linear.Nos resultados de varredura Z do sistema vítreo TeO2-Nb2O5-Na2O foi observado o aumento da assimetria na curva com aumento da adição de AgNO3 Este fenômeno foi explicado por meio de uma adaptação do modelo de Sumi para processos não radiativos, responsáveis pelo aumento do caráter térmico do índice de refração não linear. Por fim um modelo foi criado para explicar a precipitação de nanopartículas de prata na matriz vítrea TeO2-ZnO-Na2O mediante tratamento térmico. / Tellurite glasses are considered powerful candidates for applications in lasers and nonlinear optics due to their important properties such as high refractive index, low phonon energy, relatively low glass transition temperature and easy glass production at room atmosphere. In this work glass samples of the systems ZnO-Na2O, TeO2-Nb2O5-Na2O and Te2O-Na2O were produced, including or not the AgNO3 doping for the structural and optical study purposes. The structural properties and the recombination mechanisms of these glasses were studied by means of the techniques of electron paramagnetic resonance, thermoluminescence and thermally stimulated depolarization currents. The optical properties such as the optical linear absorption coefficient, linear and nonlinear refractive index were studied by means of the optical absorption techniques, prism coupling and Z-scan. Further studies were developed on the precipitation of silver nanoparticles embedded in the glass system TeO2-ZnO-Na2O doped with AgNO3, by means of thermal treatments at different temperatures. The characterization of the metallic nanoparticles was carried out by optical absorption aided by transmission electron microscopy and dispersive energy spectroscopy. Four paramagnetic responses were observed by electron paramagnetic resonance of the -irradiated glasses, one not yet identified and the other three identified as g0, g1 and g3 attributed respectively to the tellurium-oxygen hole center, non-bridging oxygen hole center and tellurium electron center. A model to explain the formation mechanisms of these centers was proposed. The thermoluminescence results indicated that the recombination processes of these centers are non-radiative. This is the first study that deals with polarization and depolarization phenomena in tellurite glasses with and without gamma irradiation, by the technique of thermally stimulated depolarization currents. In what regards the optical properties of the glass systems TeO2-ZnONa2O and TeO2-Nb2O5-Na2O, the effect of the silver doping on the gap energy, Urbach tail, linear and nonlinear refractive indices were investigated. Through the Z-scan technique results of the glass system TeO2-Nb2O5-Na2O, an increasing asymmetry of the curve, with increasing AgNO3 content was observed. This phenomenon was explained through an adaptation of Sumi´s model for non-radiative processes, applied to a silver doped insulating glass, to explain the thermal character of the nonlinear refractive index. Finally, a model was developed to explain the silver nanoparticles precipitation in the TeO2-ZnO-Na2O glass matrix submitted to thermal treatment.

O mecanismo de ação da Histatina-5 (Hst-5), um peptídeo antimicrobiano da saliva humana com ação fungicida, não está esclarecido. Dicroísmo circular (CD), fluorescência e ressonância paramagnética eletrônica (RPE) foram empregados para examinar as propriedades conformacionais de Hst-5 e seu análogo contendo o aminoácido paramagnético TOAC N-terminal (TOAC0-Hst-5) em solução aquosa, em função do pH, de TFE, e de íons metálicos, e em presença de membranas modelo de composição. Foi examinada a atividade dos dois peptídeos em membranas lipídicas planas, na permeabilização de membranas modelo e frente o fungo Candida albicans e eritrócitos humanos, com o objetivo de estabelecer correlações entre a atividade e a estrutura dos peptídeos. Estudos de fluorescência mostraram a capacidade de TOAC de suprimir a fluorescência e que o pK dos resíduos de Tyr foram deslocados. Espectros de CD mostraram pequenas flutuações conformacionais, mas foram mantidas estruturas ao acaso. Espectros de RPE de TOAC0-Hst-5 mostraram a coexistência de duas populações, protonada e desprotonada, em troca lenta. A partir de medidas de desdobramento hiperfino (aN), foram calculados pKs de TOAC; a relação de altura dos picos de campo central e alto também foi sensível à titulação do peptídeo. Em TFE os peptídeos adotaram conformação α-helicoidal (CD). Espectros de fluorescência de Hst-5 mostraram aumento da fluorescência, e os de TOAC0-Hst-5 mostraram supressão, indicando aproximação de TOAC dos resíduos de Tyr. Espectros de RPE de TOAC0-Hst-5 também refletiram as mudanças conformacionais. Estudos de fluorescência mostraram a interação de Hst-5 e TOAC0-Hst-5 com Cu2+, Mn2+ e Zn2+, permitindo o cálculo de constantes de ligação. Espectros de CD refletiram pequenas variações conformacionais, sem aquisição de estrutura secundária. Espectros de RPE de TOAC0-Hst-5 na presença dos íons paramagnéticos Cu2+ e Mn2+ indicaram interações spin-spin, permitindo o cálculo das distâncias metal-nitróxido. Curvas de tempo de correlação rotacional em função da concentração dos íons permitiram calcular constantes de ligação da mesma ordem de grandeza daquelas obtidas por fluorescência. Hst-5 e TOAC0-Hst-5 ligaram-se em maior extensão a micelas negativas do que a zwitteriônicas num processo pH-dependente. Estudos de supressão de fluorescência por acrilamida confirmaram esses resultados, indicando a modulação por interações eletrostáticas. Espectros de CD mostraram que os peptídeos adotam conformação em dobra β tipo I. Estudos de RPE da interação de TOAC0-Hst-5 com vesículas de composição lipídica mimetizando membranas de E. coli e C. albicans (carga líquida negativa) e eritrócitos (carga líquida zero) confirmaram essa modulaçao. Na presença das membranas negativamente carregadas os espectros apresentaram extremos externos e internos, indicando que o eixo z do nitróxido orienta-se paralelamente à normal à bicamada. Estudos funcionais utilizando bicamadas lipídicas planas mostraram que TOAC0-Hst-5, mas não Hst-5, forma poros. Também, TOAC0-Hst-5, mas não Hst-5, permeabiliza vesículas carregadas negativamente. Ainda, a atividade fungicida de TOAC0-Hst-5 foi maior do que a de Hst-5 na ausência de íons, porém foi a mesma na presença de Mn2+ e Zn2+. Finalmente, TOAC0-Hst-5 mostrou maior atividade hemolítica que Hst-5. Esses resultados sugerem uma possível diferença nos mecanismos de ação de Hst-5 e seu análogo marcado, apesar da semelhança no comportamento conformacional dos peptídeos. / The mechanism of action of histatin-5 (Hst-5), an antifungal antimicrobial peptide from human saliva is not completely clarified. Circular dichroism (CD), fluorescence, and electron paramagnetic resonance (EPR) were used to examine the conformational behavior of Hst-5 and its analogue containing the paramagnetic amino acid TOAC at the N-terminus (TOAC0-Hst-5). Conformational properties were investigated in aqueous solution, as a function of pH, TFE, and addition of metal ions, and in the presence of model membranes of variable lipid composition. The activity of both peptides was examined in planar lipid membranes and with regard to permeabilization of model membranes. Activity was also tested towards the fungus Candida albicans and human erythrocytes, with the scope of establishing structure-function correlations. Fluorescence studies showed that TOAC0-Hst-5 is able to quench the peptide fluorescence and that the pK of the Tyr residues was shifted to lower values. CD spectra indicated that small conformational fluctuations occurred with increasing pH, but the overall unordered structure of the peptides was kept. EPR spectra of TOAC0-Hst-5 showed the coexistence of two populations, one protonated and one unprotonated, in slow exchange. The pK of TOAC was calculated from measurements of the isotropic hyperfine splitting (aN); the ratios of heights of the mid-field line and the high-field line were also sensitive to the peptide titration. In TFE, the peptides acquired -helical conformation (CD). Fluorescence spectra of Hst-5 showed an increase of fluorescence, while those of TOAC0-Hst-5 revealed quenching, indicating that, on the average, the TOAC residue becomes closer to the Tyr residues as a consequence of the peptide acquiring α-helical conformation. EPR spectra also reflected the conformational changes undergone by the peptide. Fluorescence studies indicated that Hst-5 and its spin labeled analogue interacted with Cu2+, Zn2+, and Mn2+ ions, allowing the calculation of binding constants. CD spectra reflected the occurrence of small conformational fluctuations, without acquisition of stable secondary structure. EPR spectra of TOAC0-Hst-5 in the presence of the paramagnetic ions Cu2+ and Mn2+ evinced the occurrence of spin-spin interactions, allowing the calculation of metal-nitroxide distances. Curves of rotational correlation times as a function of ion concentration yielded values for the binding constants of the same order of magnitude as those calculated from fluorescence measurements. Hst-5 and TOAC0-Hst-5 bound to a larger extent to negatively charged than to zwitterionic micelles, in a pH-dependent process. Studies of fluorescence quenching by water soluble acrylamide confirmed these results, pointing to the fact that binding is largely modulated by electrostatic interactions. CD spectra indicated that, upon binding to micelles, the peptides acquire a type I β-turn conformation. EPR studies of the interaction between TOAC0-Hst-5 and lipid vesicles whose composition mimicked those of E. coli and C. albicans (both with net negative surface charge) and erythrocytes (net zero surface charge) confirmed this modulation. In the presence of negatively charged membranes, the spectra presented outer and inner extrema, indicating that the nitroxide z axis is oriented parallel to the bilayer normal. Functional studies with planar lipid bilayers showed that TOAC0-Hst-5, but not the native peptide, forms pores. Also, TOAC0-Hst-5, but not Hst-5, permeabilizes negatively charged vesicles. Moreover, the fungicidal activity of TOAC0-Hst-5 was greater than that of Hst-5 in the absence of metal ions. However, in contrast with the native peptide, whose activity increased in the presence of Zn2+ and Mn2+, that of the analogue was the same in the absence and presence of the ions. Finally, TOAC0-Hst-5 had a more pronounced hemolytic activity than Hst-5. These results suggest a possible difference in the mechanisms of action of Hst-5 and its spin labeled analogue, in spite of the similarity of their conformational behavior.