The rheological behavior analysis of Engineered Cementitious Composites (ECC) is key to understand how the different preparation techniques affect the composite mechanical performance. However, the rheological assessment of reinforced materials becomes more complex since fibers usually cause flow disturbances not found in nonreinforced cementitious materials. Besides that, simple workability measurement techniques are not able to fully understand the composite behavior in the fresh state creating the need for more precise techniques to be employed. The main objectives of this study were to evaluate the ECC rheological behavior using different rheometer devices (Vane system and Ball measuring system) and investigate the influence of mixing processes on the fiber homogenization and rheological behavior. Additionally to this, a link between rheological behavior and mechanical performance was investigated. In the end, the ball measuring system revealed to be more efficient than the vane system when evaluating the composite rheological behavior. In addition, the mixing process influenced the rheological behavior of PVA-ECC especially regarding the moment which fibers are added. Fiber addition after mortar mixture improved fibers homogenization and reduced mixing energy by around 8%. Moreover, a correlation between rheological and mechanical properties showed that a 2-times variation in either yield stress or viscosity can lead to a variation of more than 50% in flexural strength without significantly affecting the composite compressive strength. It was also found that the lower the composite yield stress and viscosity the higher was its ultimate strain. To conclude, all those parameters contributed to understand the composite rheological behavior and globally optimize its performance. / Sem resumo

Drug based nanoparticle (NP) formulations have gained considerable attention over the past decade for their use in various drug delivery systems. NPs have been shown to increase bioavailability, decrease side effects of highly toxic drugs, and prolong drug release. Furthermore, polymer based, biodegradable nanodelivery has become increasing popular in the field of NP formulation because of their high degree of compatibility and low rate of toxicity. Due to their popularity, commercially available polymers such as poly lactic acid (PLA), poly glycolic acid (PGA) and polylactic-co-glycolic acid (PLGA) are commonly used in the development and design of new nano based delivery systems. Nonsteriodal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) are commonly used for the treatment of pain and inflammation. NSAIDs such as diclofenac and celecoxib function by blocking cyclooxygenase expression and reducing prostaglandin synthesis. Unfortunately, the pharmacological actions of NSAIDs can lead to the development of several adverse side effects such as gastrointestinal ulceration and bleeding. The aim of this study was to formulate and optimize diclofenac or celecoxib entrapped polymer NPs using an emulsion-diffusion-evaporation technique. NP formulations were evaluated based on specific formula parameters such as particle size, zeta potential, morphology, and entrapment efficiency. Effects of stabilizer type, stabilizer concentration, centrifugal force, drug amount, and/or emulsifier (lecithin) on nanoparticle characterization were examined for formula optimization. Results of the formulation studies showed that NPs developed using polylactide-co-glycolide (PLGA) polymers and the stabilizer didodecyldimethylammonium bromide (DMAB) demonstrated enhanced stability, drug entrapment, and reduced particle size. These findings demonstrate an effective method for polymer NP formulation of diclofenac or celecoxib. Furthermore, the results reported herein support a novel method of drug delivery that may function to reduce known adverse effects of these pharmacotherapeutic agents.

An ultrasonic nondestructive evaluation (NDE) technique has been developed to characterize the superficial layer of articular cartilage. The technique utilizes the unique properties of surface waves to detect changes in mechanical properties of the surface layer of the test sample. Experiments were performed first on poly(vinyl alcohol) (PVA) hydrogels, a material used to model articular cartilage, to examine repeatability and the ability of wave propagation parameters to reflect changes in material properties. Dynamic shear and compression tests were performed on 20% and 25% PVA by weight hydrogels to examine the difference in material properties. Ultrasonic NDE tests with longitudinal, shear and surface waves were performed on the hydrogels. Wave speeds in the 20% and 25% hydrogels were compared. Results showed that ultrasonic NDE with surface waves was repeatable and the technique was able to detect material property changes in hydrogels. Ultrasonic NDE tests with surface waves were then performed on healthy and damaged bovine articular cartilage. Wave speeds in the healthy cartilage were compared to speeds in enzymatically digested cartilage. Results showed that ultrasonic NDE with surface waves was repeatable and the technique was able to detect material property changes in the superficial layer of articular cartilage. Findings suggest that the technique has potential to be a tool in diagnosing diseases involving cartilage degeneration, such as osteoarthritis.

Les techniques d'analyses médicales nécessitent le développement, à faible coût, de capteurs chimiques fiables. Dans ce contexte, les transistors chimiques à effet de champ CHEMFETs offrent des solutions innovantes à condition d'optimiser l'interface entre microtechnologies et biotechnologies. Au cours de cette thèse, nous nous sommes attachés à développer des techniques permettant de coupler espèces biologiques et silicium. Deux approches ont été étudiées, toutes les deux basées sur l'utilisation des polymères. La première approche a été centrée sur le développement des techniques d'encapsulation et de création de micro-volumes. Pour cela, des micro-cuves d'analyse ont été réalisées d'abord en plexiglas® puis en PDMS. Après l'optimisation des caractéristiques géométriques, le suivi de lactivité bactérienne a été effectué grâce au suivi du pH de la solution à l'aide de pH-ISFETs. Nous avons ainsi démontré la possibilité de détecter l'activité bactérienne dans le cas de Lactobacillus Acidophilus et commencé à déterminer la « signature » biologique de cette bactérie. La deuxième approche a été consacrée à l'adaptation des CHEMFETs à la détection enzymatique. Pour cela, nous avons envisagé d'utiliser un polymère en tant que matrice de support d'un élément biologique. L'utilisation des techniques de photolithographie a ainsi permis la fabrication collective de couches enzymatiques en PVA en vue d'une détection biochimique. Après avoir appliqué le protocole de dépôt mis au point à l'uréase, nous avons caractérisé l'évolution de l'activité enzymatique des membranes ainsi réalisées. Ensuite, nous avons validé ce procédé par la fabrication de microcapteurs chimiques de type ENFET et nous avons détecté des taux d'urée par le suivi des variations du pH au sein de solutions de différentes concentrations.

elementares da eletrônica orgânica, vêm sendo desenvolvidos e integrados para realização de dispositivos eletrônicos de baixo custo, alto volume e flexíveis. Nesta tese foi proposta uma tecnologia para a construção de OFETs sobre substrato flexível e a caracterização destes dispositivos foi feita. Transistores com diferentes comprimentos de canal (L= 5, 10, 20 e 40 μm) foram construídos e avaliados. As características e configuração do poli (álcool vinílico) (PVA) como dielétrico de porta foram definidas através da otimização da reticulação, grau de hidrólise e peso molecular. O PVA utilizado como dielétrico de porta foi de alto peso molecular, hidrolização incompleta e reticulado com dicromato de amônia. O desafio de compatibilização entre os filmes de PVA e poli (3-hexiltiofeno) (P3HT) com diferentes polaridades foi superado e abriu caminho para construção de OFETs e capacitores, estes últimos usados para extrair a capacitância por unidade de área do conjunto PVA-P3HT. Os processos desenvolvidos de fotolitografia e de oxidação por plasma de oxigênio possibilitaram a construção de transistores flexíveis inéditos de Ni-P3HT-PVA-Al com uma arquitetura top-gate, bottom-contacts. Os transistores apresentaram boas características de saída, baixa tensão de operação (< |-6 V|), boa mobilidade (0,015 cm2/V*s) e razões ION/IOFF aceitáveis (~300). A resistência de contato e mobilidade efetiva foram obtidas através do método de linhas de transmissão. Uma boa estabilidade temporal foi atingida, porém ocorreram instabilidades na operação quando os transistores foram testados. A corrente do transistor não se manteve estável, primeiramente aumentou e depois diminuiu com a realização de sucessivas medidas. As razões deste comportamento foram discutidas. Inversores foram demonstrados e caracterizados. O aperfeiçoamento da tecnologia desenvolvida possibilitará a construção de circuitos orgânicos analógicos e digitais para aplicações cotidianas que demandem baixo custo e alto volume. / Organic field effect transistors (OFETs), the elementary components of organic electronics, are constantly developed and integrated to realize low cost, high volume, flexible electronic devices. In this thesis a technology for creating OFETs on flexible substrates is proposed and their characterization is performed. Flexible transistors with different channel lengths (L= 5, 10, 20 and 40 μm) were built and evaluated. The characteristics and configurations of the poly (vinyl alcohol) (PVA) as gate dielectric were defined through the optimization of crosslinking, the degree of hydrolysis and the molecular weight. The chosen PVA is cross-linked with ammonium dichromate, has a high molecular weight and incomplete hydrolization. The challenge of integrating polymers of different polarities: PVA and poly (3-hexyl thiophene) (P3HT), the chosen organic semiconductor, was overcome and opened a path to the construction of OFETs and capacitors. From the later capacitance per unit area was extracted. The developed processes of photolithography and oxygen plasma etching allowed the construction of unprecedented Ni-P3HT-PVA-Al flexible top-gate, bottomcontacts transistors. The transistors showed good output characteristics, low operation voltages (< |-6 V|), acceptable carrier mobilities (0,015 cm2/V*s) and ION/IOFF fractions (~300). Contact resistance and effective mobility were extracted through transmission line method. The transistors showed great temporal stability, but when operated instabilities occurred. The transistor output current first increased and later degraded with successive testing. Organic PMIS inverters were demonstrated and characterized. The optimization of this technology may lead to construction of flexible logic organic devices for everyday applications.

elementares da eletrônica orgânica, vêm sendo desenvolvidos e integrados para realização de dispositivos eletrônicos de baixo custo, alto volume e flexíveis. Nesta tese foi proposta uma tecnologia para a construção de OFETs sobre substrato flexível e a caracterização destes dispositivos foi feita. Transistores com diferentes comprimentos de canal (L= 5, 10, 20 e 40 μm) foram construídos e avaliados. As características e configuração do poli (álcool vinílico) (PVA) como dielétrico de porta foram definidas através da otimização da reticulação, grau de hidrólise e peso molecular. O PVA utilizado como dielétrico de porta foi de alto peso molecular, hidrolização incompleta e reticulado com dicromato de amônia. O desafio de compatibilização entre os filmes de PVA e poli (3-hexiltiofeno) (P3HT) com diferentes polaridades foi superado e abriu caminho para construção de OFETs e capacitores, estes últimos usados para extrair a capacitância por unidade de área do conjunto PVA-P3HT. Os processos desenvolvidos de fotolitografia e de oxidação por plasma de oxigênio possibilitaram a construção de transistores flexíveis inéditos de Ni-P3HT-PVA-Al com uma arquitetura top-gate, bottom-contacts. Os transistores apresentaram boas características de saída, baixa tensão de operação (< |-6 V|), boa mobilidade (0,015 cm2/V*s) e razões ION/IOFF aceitáveis (~300). A resistência de contato e mobilidade efetiva foram obtidas através do método de linhas de transmissão. Uma boa estabilidade temporal foi atingida, porém ocorreram instabilidades na operação quando os transistores foram testados. A corrente do transistor não se manteve estável, primeiramente aumentou e depois diminuiu com a realização de sucessivas medidas. As razões deste comportamento foram discutidas. Inversores foram demonstrados e caracterizados. O aperfeiçoamento da tecnologia desenvolvida possibilitará a construção de circuitos orgânicos analógicos e digitais para aplicações cotidianas que demandem baixo custo e alto volume. / Organic field effect transistors (OFETs), the elementary components of organic electronics, are constantly developed and integrated to realize low cost, high volume, flexible electronic devices. In this thesis a technology for creating OFETs on flexible substrates is proposed and their characterization is performed. Flexible transistors with different channel lengths (L= 5, 10, 20 and 40 μm) were built and evaluated. The characteristics and configurations of the poly (vinyl alcohol) (PVA) as gate dielectric were defined through the optimization of crosslinking, the degree of hydrolysis and the molecular weight. The chosen PVA is cross-linked with ammonium dichromate, has a high molecular weight and incomplete hydrolization. The challenge of integrating polymers of different polarities: PVA and poly (3-hexyl thiophene) (P3HT), the chosen organic semiconductor, was overcome and opened a path to the construction of OFETs and capacitors. From the later capacitance per unit area was extracted. The developed processes of photolithography and oxygen plasma etching allowed the construction of unprecedented Ni-P3HT-PVA-Al flexible top-gate, bottomcontacts transistors. The transistors showed good output characteristics, low operation voltages (< |-6 V|), acceptable carrier mobilities (0,015 cm2/V*s) and ION/IOFF fractions (~300). Contact resistance and effective mobility were extracted through transmission line method. The transistors showed great temporal stability, but when operated instabilities occurred. The transistor output current first increased and later degraded with successive testing. Organic PMIS inverters were demonstrated and characterized. The optimization of this technology may lead to construction of flexible logic organic devices for everyday applications.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06876.pdf: 5106275 bytes, checksum: 3184baff9cfe1a086e8e2657a1086604 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2015-11-27T15:18:54Z No. of bitstreams: 1 BrismarkGoesDaRocha_TESE.pdf: 14655007 bytes, checksum: f132218e797f47b22250ea1afea1399e (MD5) / Approved for entry into archive by Elisangela Moura (lilaalves@gmail.com) on 2015-11-30T21:25:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 BrismarkGoesDaRocha_TESE.pdf: 14655007 bytes, checksum: f132218e797f47b22250ea1afea1399e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-30T21:25:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrismarkGoesDaRocha_TESE.pdf: 14655007 bytes, checksum: f132218e797f47b22250ea1afea1399e (MD5) Previous issue date: 2014-07-30 / O presente trabalho tem como objetivos extrair a fibra da folha do abacaxizeiro tipo P?rola para obter bast?es (?whiskers) de celulose destas fibras tratadas quimicamente, para utiliza??o como refor?o na fabrica??o de filmes de Biocomp?sito com Poli ?lcool Vin?lico (PVA) e Poli (?cido l?tico) (PLA) como matrizes. As amostras foram caracterizadas utilizando an?lises como TGA, FTIR e DSC. Tamb?m foram realizados ensaios das folhas para a identifica??o de macro e micro nutrientes. As amostras dos filmes de biocomp?sitos foram usadas para ensaios mec?nicos de tra??o nos filmes e o teste de biodegrada??o aer?bica, bem como nos filmes de 100% de PVA e PLA. A extra??o da fibra foi efetuada numa desfibradeira autom?tica, e em seguida as fibras extra?das foram lavadas v?rias vezes para remover as impurezas e foram tratadas com NaOH (hidr?xido de s?dio) e NaClO (hipoclorito de s?dio), para remover as impurezas inerentes ?s fibras e a cor natural, respectivamente. Em seguida, as fibras tratadas foram submetidas a um processo de hidr?lise com ?cido sulf?rico a 13,5%, para obten??o de bast?es de celulose. Foram produzidos filmes biocomp?sitos de PVA e PLA com bast?es de celulose nas concentra??es de 0%, 1%, 3%, 6%, 9% e 12%. ?gua destilada a 80?C ? 5 na dilui??o de PVA e diclorometano para a dilui??o do PLA na temperatura ambiente. Na prepara??o dos filmes foi utilizado o m?todo de ?casting?. Posteriormente foram realizados os testes de absor??o de ?gua pelos filmes produzidos. Para o ensaio mec?nico de tra??o dos filmes foi utilizada a norma ASTM D638-10 com velocidade de 50 mm/min. O teste estat?stico Qui-quadrado foi empregado para a verifica??o da exist?ncia de diferen?as significativas em n?vel de 0,05: comprimentos das folhas do abacaxizeiro e dos bast?es, procedimentos utilizados para filtra??o em filtro utilizando seringa de 0,2 ?m e filtragem atrav?s de centrifuga??o. Foi realizado estudo de hidrofilidade dos filmes com base no ?ngulo de contato. Tamb?m foi aplicado o teste Estat?stico T-Student com n?vel de signific?ncia (0,05) para comparar as espessuras dos filmes de PVA e PLA e das propriedades mec?nicas (tra??o). Na avalia??o da biodegradabilidade dos biocomp?sitos, bem como os filmes de 100% das matrizes de PVA e PLA, foi utilizado o teste de Sturm norma D5209. Os resultados indicam a presen?a de bast?es de celulose com comprimentos variandos de 7,33 nm a 186,17 nm. As espessuras em m?dia dos filmes de PVA e PLA eram de 0,153 ?m e 0,210 ?m, respectivamente. Foi observada uma forte correla??o linear diretamente proporcional entre a tra??o dos filmes de PVA e a concentra??o de bast?es de celulose nos filmes (0,7336), da espessura do filme de 0,1404. Juntos, a porcentagem de bast?es de celulose e a espessura dos filmes, correlacionaram 0,8740. No caso dos filmes de PLA, a correla??o entre o teor dos bast?es de celulose e a tra??o foi fraca, inversamente proporcional (-0,0057) e a espessura em -0,2602, totalizando -0,2659, isto ?, os bast?es de celulose n?o aderiram totalmente ao PLA. Na compara??o dos resultados da tra??o das duas matrizes polim?ricas, os bast?es de celulose contribu?ram na melhoria das propriedades mec?nicas no caso de PVA, mas h? uma diferen?a com rela??o a PLA. Nos testes de biodegradabilidade, foi observado a degrada??o total do filme de PVA ap?s 27 dias, enquanto o filme de PLA degradou em 20 dias, o que comprova que os filmes produzidos s?o biodegrad?veis. / This work has the main objective to obtain nano and microcrystals of cellulose, extracted from the pineapple leaf fibres (PALF), as reinforcement for the manufacture of biocomposite films with polymeric matrices of Poly(vinyl alcohol) (PVA) and Poly(lactic acid) (PLA). The polymer matrices and the nano and microcrystals of cellulose were characterised by means of TGA, FTIR and DSC. The analysis was performed on the pineapple leaves to identify the macro and micronutrients. The fibers of the leaves of the pineapple were extracted in a desfibradeira mechanical. The PALF extracted were washed to remove washable impurities and subsequently treated with sodium hydroxide (NaOH) and sodium hypochlorite (NaClO) in the removal of impurities, such as fat, grease, pectates, pectin and lignin. The processed PALF fibers were hydrolysed in sulfuric acid (H2SO4) at a concentration of 13.5 %, to obtain nano and microcrystals of cellulose. In the manufacture of biocomposite films, concentrations of cellulose, 0 %, 1 %, 3 %, 6 %, 9% and 12% were used as reinforcement to the matrices of PVA and PLA. The PVA was dissolved in distilled water at 80 ? 5 oC and the PLA was dissolved in dichloromethane at room temperature. The manufacture of biocomp?sitos in the form of films was carried out by "casting". Tests were carried out to study the water absorption by the films and mechanical test of resistance to traction according to ASTM D638-10 with a velocity of 50 mm/min.. Chi-square statistical test was used to check for the existence of significant differences in the level of 0.05: the lengths of the PALF, lengths of the nano and microcrystals of cellulose and the procedures used for the filtration using filter syringe of 0.2 ?m or filtration and centrifugation. The hydrophilicity of biocomp?sitos was analysed by measuring the contact angle and the thickness of biocomp?sitos were compared as well as the results of tests of traction. Statistical T test - Student was also applied with the significance level (0.05). In biodegradation, Sturm test of standard D5209 was used. Nano and microcrystals of cellulose with lengths ranging from 7.33 nm to 186.17 nm were found. The PVA films showed average thicknesses of 0.153 ?m and PLA 0.210 ?m. There is a strong linear correlation directly proportional between the traction of the films of PVA and the concentration of cellulose in the films (composite) (0,7336), while the thickness of the film was correlated in 0.1404. Nano and microcrystals of cellulose and thickness together, correlated to 0.8740. While the correlation between the cellulose content and tensile strength was weak and inversely proportional (- 0,0057) and thickness in -0.2602, totaling -0,2659 in PLA films. This can be attributed to the nano and microcrystals of cellulose not fully adsorbed to the PLA matrix. In the comparison of the results of the traction of the two polymer matrices, the nano and microcrystals have helped in reducing the traction of the films (composite) of PLA. There was still the degradation of the film of PVA, within a period of 20 days, which was not seen in the PLA film, on the other hand, the observations made in the literature, the average time to start the degradation is above 60 days. What can be said that the films are biodegradable composites, with hydrophilicity and the nano and microcrystals of cellulose, contribute positively in the improvement of the results of polymer matrices used.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os hidrogéis estão dentre as matrizes poliméricas mais utilizadas em tecnologia farmacêutica em razão de sua vasta aplicação e funcionalidade, especialmente em sistema de liberação de fármacos. Tendo em vista o grande avanço nas inovações dos produtos cosméticos, tanto por meio da introdução de novos princípios ativos quanto pelas matrizes utilizadas para liberação controlada dos mesmos, o objetivo deste trabalho foi incorporar e avaliar a liberação de um princípio ativo natural, o ArctAlg®, em membranas de hidrogel, de modo a obter um dispositivo de liberação para fins cosméticos. O ArctAlg® é um extrato aquoso que possui uma excelente ação anti-oxidante, lipolítica, anti-inflamatória e citoestimulante. Foi realizado o estudo das propriedades mecânicas, físicoquímicas e a biocompatibilidade in vitro das membranas de hidrogéis de poli(vinil- 2- pirrolidona) (PVP) e poli(vinil álcool) (PVA) obtidas pela reticulação por radiação ionizante. A caracterização físico-química das matrizes poliméricas foi obtida pelos ensaios de fração gel e intumescimento e o de biocompatibilidade in vitro pelo ensaio de citotoxicidade pelo método de incorporação do vermelho neutro. No ensaio de fração gel tanto o hidrogel de PVP quanto o de PVA apresentaram um alto grau de reticulação. O hidrogel de PVP apresentou uma maior porcentagem de intumescimento em relação ao de PVA e no ensaio de citotoxicidade os hidrogéis mostraram-se atóxicos. A propriedade citoestimulante do ArctAlg® foi verificada no ensaio de citoestimulação com células fibroblásticas de pele de coelho, em que foi evidenciado um aumento de cerca de 50% das células quando em contato com 0,5% do princípio ativo. As membranas de hidrogel preparadas com 3% de ArctAlg® foram submetidas ao ensaio de liberação em incubadora a 37ºC e as alíquotas coletadas durante o ensaio foram quantificadas por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Os resultados obtidos na cinética de liberação mostraram que as membranas de hidrogel de PVP liberaram cerca de 50% do ArctAlg® incorporado e as de PVA em cerca de 30%. No ensaio de citoestimulação do ArctAlg® liberado, o dispositivo de PVP apresentou um aumento em cerca de 80% da população celular em relação ao controle do ensaio, mostrando ser o dispositivo mais indicado para ser utilizado em processos de reparação cutânea. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:44:23Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:06:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06876.pdf: 5106275 bytes, checksum: 3184baff9cfe1a086e8e2657a1086604 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP