[pt] O uso de espumas de CO2 em métodos de recuperação avançada de petróleo tem se mostrado promissor para a exploração dos reservatórios do Pré-sal no Brasil. Porém, o ambiente altamente salino destes reservatórios e as características físico-químicas do CO2 influenciam na estabilidade das espumas, afetando o desempenho das mesmas. Surfactantes zwitteriônicos baseados em óxidos de alquildimetilamina (CXDAO) possuem predomínio de cargas positivas em pH ácido, tornando atrativa sua utilização devido à esperada baixa adsorção em rochas carbonáticas. Este trabalho avaliou a formação e a estabilidade de espumas de CO2 formuladas com o óxido de dodecildimetilamina (C12DAO) em água deionizada e em salmoura, usando como referência um surfactante catiônico de igual cauda hidrofóbica. Os resultados mostraram que a presença de sais não afeta a espumabilidade, porém diminui a estabilidade da espuma, sendo o efeito menor para a espuma de C12DAO do que com o surfactante catiônico. Essa resistência à salinidade foi atribuída à maior compactação dos surfactantes no filme interfacial, como resultado da formação de ligações de hidrogênio entre as espécies neutra e catiônica do óxido de amina em pH ácido. Um efeito adicional na estabilidade das espumas foi verificado quando a cadeia alquílica do surfactante foi aumentada para 14 átomos de carbono (C14DAO). Em concentrações superiores a 0,5 por cento m/m em salmoura, o C14DAO gerou soluções altamente viscosas, possivelmente devido à formação de micelas alongadas. Em consequência, as espumas de C14DAO com CO2 apresentaram uma redução drástica tanto na taxa de drenagem quanto de crescimento das bolhas, retardando a coalescência e levando a um aumento significativo da estabilidade da espuma no meio salino. / [en] The use of CO2 foams in advanced oil recovery methods has been promising for the exploration of Brazilian Pre-salt reservoirs. However, the highly saline environment of these reservoirs and the physico-chemical characteristics of CO2 influence the stability of the foams, affecting their performance. Zwitterionic surfactants based on alkyldimethylamine oxides (CXDAO) have a predominance of positive charges in acidic pH, making their use attractive due to the expected low adsorption on carbonate rocks. This work studied the formation and stability of CO2 foams formulated with dodecyldimethylamine oxide (C12DAO) in deionized water and in brine, using as a reference a cationic surfactant with the same hydrophobic tail. The results showed that the presence of salts did not affect the foamability, however it decreased the foam stability, with a lesser effect for C12DAO foam than with the cationic surfactant. This resistance to salinity was attributed to the greater compaction of surfactants in the interfacial film, due to the formation of hydrogen bonds between the neutral and the cationic species of amine oxide at acid pH. An additional effect on foam stability was seen when the surfactant alkyl chain was increased to 14 carbon atoms (C14DAO). At concentrations above 0.5 wt percent in brine, C14DAO generated highly viscous solutions, possibly due to the formation of elongated micelles. As a result, CO2 foams formed with C14DAO showed a drastic reduction in both the drainage and the bubble growth rates, delaying coalescence and leading to a significant increase in foam stability in the saline medium.

[pt] As propriedades reológicas na interface ar/água de modelos de surfactantes pulmonares (DPPC, DPPC:DPPG, DPPC:DPPG:Colesterol, Survanta e Curosurf) foram investigadas utilizando técnicas de cisalhamento superficiais (reometria de cisalhamento interfacial) e dilatacionais (tensiometria da gota pendente). Assim, alguns parâmetros de interesse foram obtidos para o estudo da viscoelasticidade das amostras (como viscosidade e módulos de armazenamento e perda) e as limitações das técnicas também foram analisadas. Os experimentos foram realizados de forma dinâmica, em que a faixa de frequência de interesse abrange, inclusive, a frequência respiratória de um atleta. Os resultados obtidos mostram a maior viscosidade do Survanta, frente ao Curosurf, e mostram o caráter intermediário do DPPC, que pode ser alterado pela adição de DPPG (aumentando a elasticidade) e Colesterol (aumentando a viscosidade), sugerindo que a mistura DPPC:DPPG pode ser mais adequada do que com DPPC:DPPG:COL para simular o comportamento do surfactante pulmonar. A reometria dilatacional não se mostrou aplicável ao estudo dos surfactantes, o que pode ser causado pela alta viscoelasticidade e relativa instabilidade do Survanta. / [en] The interfacial rheological properties of lung surfactants models (DPPC, DPPC:DPPG, DPPC:DPPG:Cholesterol, Survanta and Curosurf) at the air/water interface were investigated using shear (interfacial shear rheometry) and dilatacional (pendent drop tensiometry) techniques. Thus, some parameters of interest were obtained to study the viscoelasticity of the samples (such as viscosity and storage and loss modules) and the limitations of the techniques were also analyzed. The experiments were carried out dynamically, in which the interest frequency range includes the respiratory rate of an athlete. The results obtained show the higher viscosity of Survanta, compared to Curosurf, and show the intermediate character of DPPC, which can be altered by addition of DPPG (increasing the elasticity) and Cholesterol (increasing the viscosity), suggesting the DPPC:DPPG mixture may be more suitable than with DPPC:DPPG:CHOL to simulate the lung surfactant behavior. The dilatacional rheometry does not shown to be applicable for surfactants studies, which can be caused by the high viscoelasticity and relative instability of Survanta.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:16:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Deyze Alencar Soares.pdf: 632456 bytes, checksum: 33012995df8eabb3f4b7509fe372764d (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / Paracoccidioides brasiliensis, a thermodimorphic fungus, is the causative agent of the most prevalent systemic mycosis in Latin America, paracoccidioidomycosis. The phospholipase B (PLB) enzyme is considered an important virulence factor in this dimorphic fungus, involved in the immune response of the host-pathogen interaction. Our objective was to determine whether a P. brasiliensis (Pb18) PLB is involved in adhesion / internalization of yeast and evasion of host immune responses. The effect of PLB was analysed using specific inhibition of PLB (alexidine dihydrochloride) and pulmonary surfactant in an ex vivo model (Pb18) of alveolar macrophage (MHS cells) infection. PLB enzyme assays and real time RT-PCR (qRTPCR) analysis of genes differentially expressed in the process of evasion: plb1 (phospholipase B1), icl1 (isocitrate lyase) and sod3 (Cu, Zn dismutase) and immune responses: clec2 (C-type lectin domain 2), cd14 (cluster of differentiation 14), tlr2 (toll-like receptor 2), nfkb (nuclear factor kappa B), nkrf (NF-kappaB repressing factor), il1β (inteleukin-1β) and tnfα (tumor necrosis factor alpha) were carried out using selective inhibition of PLB activity and pulmonary surfactant. The levels of cytokines inteleukin 10 (IL-10), IL-12 and TNF-α) were also determined by ELISA. PLB activity under adhesion conditions of P. brasiliensis (Pb18) to alveolar macrophage cells was found at high levels up to 6 hours post-infection. In the conditions of exposure to pulmonary surfactant and alexidine dihydrochloride, PLB activity and the level of transcripts of genes related to phagocytosis and inflammatory response were measured. We found that PLB activity had an influence on the phagocytic activity of alveolar macrophages. Alexidine dihydrochloride (0,25 μM) selectively inhibited PLB activity by 66% and decreased significantly the adhesion and internalization of yeast on MHS cells. Genes involved in phagocytosis (trl2 and cd14) and inflammatory response (nrkf, tnfα and il1β) were down-regulated in the presence of the PLB inhibitor. In contrast, the PLB activity and internalization of fungal yeast cells increased significantly in the presence of pulmonary surfactant (100 μg/mL) and genes such as clec2, important for effective phagocytosis by MHS cells, and the pro-inflammatory inhibitor (nkrf) were up-regulated. Also, the pulmonary surfactant did not alter cytokine production, while alexidine dihydrochloride decreased the levels of IL-10 and increased the levels of IL-12 and TNF-α. In addition, through simultaneous analyses of gene expression for the pathogen, P. brasiliensis, we found upregulation of the genes sod3, icl1 and plb1, required for the evasion of alveolar macrophages. P. brasiliensis PLB is important for the binding and internalization of yeast at macrophage surfaces. The specific effect of inhibiting PLB enzyme activity indicates that adhesion may be facilitated indirectly via fatty acid release from phospholipids of the membrane of host cells. This is the first study to show that PLB activity may modulate immune responses to P. brasiliensis infection. / Paracoccidioides brasiliensis, fungo dimórfico, é o agente etiológico principal micose sistêmica da América Latina, paracoccidioidomicose. A enzima fosfolipase B (PLB) é considerada um importante fator de virulência nesse fungo dimórfico e está envolvida na resposta imune da interação patógeno-hospedeiro. Nosso objetivo foi determinar se a PLB de P. brasiliensis (Pb18) está envolvida na adesão e internalização de leveduras e na evasão da resposta imune hospedeira. O efeito da PLB foi analisado usando o inibidor seletivo de PLB (alexidine dihydrochloride) e o surfactante pulmonar (Survanta) em um modelo ex vivo de infecção de macrófagos alveolares (MHS) com Pb18. Ensaio enzimático de PLB e análise de genes diferencialmente expressos por RT-PCR em tempo real (qRT-PCR) no processo de evasão: plb1 (fosfolipase B1), icl1 (isocitrato liase) e sod3 (Cu, Zn dismutase); e na resposta imune: clec2 (lecitina tipo-C 2), cd14 (cluster de diferenciação 14), tlr2 (receptor toll-like 2), nfkb (fator nuclear kappaB), nkrf (repressor fator nuclear kappaB), il1β (interleucina- 1 beta) e tnfα (fator de necrose tumoral alfa) foram realizados usando o inibidor seletivo da atividade de PLB e surfactante pulmonar. Os níveis de citocinas interleucina 10 (IL-10), IL-12 e TNF- α) foram determinados por ELISA. A atividade de PLB usadas em baixas condições para a adesão de P. brasiliensis (Pb18) obteve altos níveis em 6 horas pós-infecção. Na presença do surfactante pulmonar e alexidine dihydrochloride, a atividade da PLB e os níveis de transcritos dos genes relacionados à fagocitose e à resposta inflamatória foram quantificados. A PLB teve influência na atividade fagocítica dos macrófagos. Alexidine dihydrochloride (0,25 μM) inibiu seletivamente a atividade PLB em 66% e diminuiu significativamente a adesão e internalização de leveduras por macrófagos alveolares (MHS). Genes envolvidos na fagocitose (trl2 e cd14) e resposta inflamatória (nrkf, tnfα e il1β) foram reprimidos na presença do inibidor de PLB. Em contraste, a atividade PLB e internalização de leveduras aumentou significativamente na presença do surfactante pulmonar (100 μg/mL) e genes assim como clec2, importante para uma fagocitose efetiva pelos macrófagos alveolares (MHS), e o inibidor pró-inflamatório (nkrf) foram induzidos. Entretanto, o surfactante pulmonar não alterou a produção de citocinas, enquanto que alexidine dihydrochloride diminuiu os níveis de IL-10 e aumentou os níveis de IL-12 e TNF-α. Em adição, nas análises simultâneas de expressão de genes, P. brasiliensis, houve indução dos genes sod3, icl1 e plb1, requeridos para a evasão dos macrófagos alveolares. A PLB de P. brasiliensis é importante na adesão e internalização de leveduras pelos macrófagos alveolares. O efeito específico da inibição da atividade da PLB indica que a adesão pode ser facilitada indiretamente via liberação de ácidos graxos dos fosfolipídeos de membrana das células hospedeiras. Esse é o primeiro estudo mostrando que a atividade da PLB pode modular a resposta imune à infecção pelo P. brasiliensis.

A successful Chemical Enhanced Oil Recovery (CEOR) program starts with a proper process selection for a given field, followed by a formulation of the batch components and a representative simulation step. Also, lab studies, field data, pilot testing, and economic analyses are required before project implementation. This work discusses the state of the art of the Surfactant-Polymer flood (SP) EOR technique, specifically for carbonate reservoirs, and states a methodology mixing laboratory, literature and reservoir simulation, to assess its applicability under economic and geological uncertainties. First, it is explained concepts related to the research, such as polymer, surfactant, microemulsion, functionalities of each chemical injected, advantages, and disadvantages. Second, a state of the art is developed about recent SP advances. Third, it is described the laboratory method being used to evaluate some properties of the chemicals injected for the Polymer flooding (PF) and SP flooding. Later, the simulation study step being conducted is explained, which will define the volume recovered and Net Present Value (NVP) obtained for the PF, SP injections and water flooding, in different economic and geological scenarios for two models resembling carbonate Brazilian reservoirs. Finally, it is discussed the results obtained, future researches that could be performed, and the respective bibliography. As part of this research, it was verified the Xanthan gum shows adequate results at different concentrations; that a surfactant specifically selected for a carbonate rock with low Interfacial tension and low adsorption is required; also that for the Lula based model although the polymer flooding and Surfactant-Polymer simulation brought some benefits, when compared with the waterflooding, on different economic scenarios and geological models, the high cost associated to the chemical handling facilities and volume spent do not make favorable its application in any scenario. On the contrary for the Cerena I field model, it was found the SP and Polymer flooding on all cases brought better results when compared with the water injection. Concluding that the performance and success of a CEOR program require finding the correct slug characteristics for the unique conditions of each reservoir. In this research the reservoir with higher production rates made possible the use of Chemical EOR presenting better results than a water injection however in the smaller model they were not economically viable due to the additional associated prices. / Um programa bem-sucedido de recuperação melhorada de petróleo por método químico (CEOR) começa com uma seleção precisa do processo para um determinado campo, seguido pela formulação dos componentes e uma etapa de formulação representativa. Adicionalmente, testes laboratoriais, dados de campos, testes pilotos e análises econômicas são necessárias antes da implementação de um projeto. Este trabalho discute o estado da arte da técnica de recuperação melhorada de petróleo (EOR) pela injeção de surfactante-polímero (SP), especificamente para reservatórios carbonáticos e, utilizada uma metodologia baseada em dados de laboratório, literatura e de simulação de reservatório para avaliar sua aplicabilidade sob incertezas econômicas e geológicas. Primeiramente, são explicados conceitos necessários a este trabalho relacionados com polímero, surfactante, microemulsão, funcionalidades de cada produto químico injetado, vantagens e desvantagens. Em segundo lugar, um estado da arte é desenvolvido sobre os avanços recentes do SP. Após, descreve-se os métodos laboratoriais utilizados para avaliar algumas propriedades dos produtos químicos usados nas injeções de Polímeros (PF) e SP. Posteriormente, é explicada a etapa do estudo de simulação, que definirá o volume recuperado e o valor presente líquido (NVP), obtidos para injeções PF, SP e água, em diferentes cenários econômicos e geológicos, para dois modelos semelhantes a reservatórios carbonáticos brasileiros. Por fim, são discutidos os resultados obtidos, sugestões de trabalhos futuros e apresentação da bibliografia. Como parte desta pesquisa, verificou-se que a goma xantana apresenta resultados consistentes em diferentes concentrações e que é necessário um surfactante especificamente selecionado para uma rocha carbonática, possuindo baixa tensão interfacial e baixa adsorção. Para o modelo baseado em Lula, embora a simulação de injeção de polímero e surfactante-polímero tenham trazido alguns benefícios, quando comparados com a injeção de água, em diferentes cenários econômicos e modelos geológicos, o alto custo associado às instalações de manipulação química e volume gasto não favorece sua aplicação em qualquer cenário. Por outro lado, no modelo de campo Cerena I, verificou-se que as injeções de SP e de polímero, em todos os casos, trouxeram melhores resultados quando comparadas com a injeção de água. Concluindo, o desempenho e o sucesso de um programa de CEOR exige encontrar as corretas características de slugs para condições únicas de cada reservatório. Neste trabalho, o reservatório com maiores taxas de produção infere que o método químico de EOR apresente melhores resultados quando comparado com a injeção de água.

Pigmentary titanium dioxide (TiO2) is the most important white pigment used in several industries, including those that manufacture plastic, coatings and paper. To achieve maximum efficiency in light scattering and to deliver the required opacity to the medium in which the TiO2 is present, the TiO2 particles must be fully dispersed throughout this medium. The particle dispersion in a cured, dry, or solid medium depends on the dispersion efficiency in the wet state, which depends on the effectiveness of the deagglomeration process. Based on the existing technical knowledge, the objective of this study is to investigate fundamental aspects in the dispersion process and to understand the effect of these processes on the required energy to deagglomerate pigmentary TiO2 particles in water. The fundamental aspects of particle wetting, dispersion and stability are reviewed as well as the theories of the tensile strength of agglomerates, particle roughness and liquid surface tension and viscosity. Although liquid surface tension and viscosity are the main factors that influence deagglomeration, some particle-related properties (particle radius, particle shape factor, agglomerate pore volume and specific surface area) play an important role in wetting behavior. The maximum mass of water adsorbed by the agglomerates is proportional to the liquid surface tension. The liquid adsorption rate is a function of the ratio between the liquid and solid surface tensions as well as the shape factor. In the present study, for any shape factor value, the lower the liquid surface energy is in relation to the solid surface tension, the larger the water adsorption rate. After characterizing the particles, the agglomerates and the liquid medium, and obtaining correlations between all properties and the energy to achieve maximum dispersion, a predictive model is proposed to describe the influence of liquid surface tension and the particle roughness on the energy required to produce liquid dispersions with minimum particle size. This model applies to different particles with similar surfaces and to particles with different surfaces but similar sizes. / Dióxido de titânio é o pigmento branco mais importante de diversas indústrias incluindo as de tintas, plásticos e papel. Para atingir sua máxima eficiência no espalhamento de luz, prover a opacidade requerida ao meio em que se encontra presente, as partículas devem estar completamente dispersas neste meio. A dispersão no meio sólido, seco ou curado dependerá da eficiência de dispersão no estado úmido, a eficiência da dispersão no estado úmido dependerá de quão efetivo foi o processo de desaglomeração. O objetivo deste trabalho é compreender como as propriedades do líquido e do sólido impactam a energia requerida para desaglomerar às partículas de dióxido de titânio pigmentário em um meio líquido. As teorias de umectação de partículas, dispersão e estabilidade foram revisadas assim como as teorias de tensão de coesão de aglomerados, rugosidade da partícula e viscosidade e tensão superficial de líquidos. O objetivo destas revisões foi determinar os fatores que influenciam o processo de desaglomeração e a energia requerida para que isso ocorra. Apesar das propriedades do líquido serem os principais fatores que influenciam o processo de desaglomeração (viscosidade e tensão superficial do líquido), as propriedades da partícula, ainda que sempre associadas a propriedades do líquido, desempenham um papel importante no comportamento de umectação (raio da partícula, rugosidade, volume dos poros do aglomerado e área superficial específica). Após a caracterização das propriedades das partículas, dos aglomerados e do meio, e analisar as correlações entre as propriedades e a energia necessária para atingir o máximo da dispersão um modelo preditivo foi desenvolvido para descrever a influencia da tensão superficial e da rugosidade na energia necessária para atingir o tamanho de partícula mínimo. Este modelo se aplica a diferentes partículas com superfícies similares e partículas com superfícies diferentes com tamanhos similares.

Submitted by Angela Maria de Oliveira (amolivei@uepg.br) on 2018-02-07T12:42:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Rolf de Campos.pdf: 5588727 bytes, checksum: d81ab37d8cd335285d51711794fbbc44 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-07T12:42:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Rolf de Campos.pdf: 5588727 bytes, checksum: d81ab37d8cd335285d51711794fbbc44 (MD5) Previous issue date: 2017-07-05 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Esta tese descreve as interações entre o surfactante não iônico p-(1,1,3,3 tetrametilbutil) fenil polietilenoglicol (denominado Triton X) e dodecil sulfato de sódio (SDS) com o polímero catiônico 3-cloreto-n-propilpiridínio silsesquioxano (SiPy) na presença da ftalocianina tetrasulfonada de níquel (NiTsPc), as quais foram avaliadas utilizando medidas de tensão superficial e viscosidade. Os efeitos dessas interações também foram estudados quando estes polieletrólitos foram transferidos para filmes finos pela técnica LbL sobre substrato condutor (óxido de estanho dopado com índio – ITO), quartzo e silício. Observou-se, por meio de técnica espectroscópica de absorção na região do UVVis, que há um efeito sinérgico proporcionado pela interação dos polieletrólitos catiônico (SiPy/surfactante) e aniônico (NiTsPc) nos filmes LbL. Por técnicas espectroscópicas FTIR e Raman, e técnicas eletroquímicas tais como impedância eletroquímica e voltametria cíclica, foi constatado que há coexistência de micelas mistas e puras e que a adsorção destes agregados tem um papel importante na superfície dos filmes LbL. Foi também realizada a síntese e a caracterização de nanopartículas de hidróxido de níquel, em sua fase α, estabilizadas pelo polímero SiPy, e pelo surfactante zwiteriônico 3-(1- alquil-3-imidazólio)propano-sulfonado. O surfactante ImS3-14 foi escolhido por sua interação preferencial com ânions, tornando-o um excelente limitante para o crescimento das nanopartículas de Ni(OH)2. A formação dos agregados foi caracterizada por espalhamento dinâmico de luz e potencial zeta, para determinar tamanho e carga das nanopartículas, respectivamente. Após a síntese das nanopartículas, estas foram depositadas através da técnica LbL em vários substratos. O crescimento dos filmes foi acompanhado por UV-VIS e sua caracterização foi realizada pelas técnicas de FTIR, Raman, AFM e MEV-FEG. As características eletroquímicas dos filmes foram estudadas por voltametria cíclica (VC) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE). / This thesis describes the interactions between the nonionic surfactant p-(1,1,3,3- tetramethylbutyl)phenyl-polyethylene glycol (Triton X) and sodium dodecyl sulfate (SDS) with the cationic polymer 3-chloride-n-propylpyridinium silsesquioxane (SiPy) in the presence of nickel phthalocyanine tetrasulfonate (NiTsPc), which they were evaluated using surface tension and viscosity measurements. The effects of these interactions were also studied when these polyelectrolytes were transferred to thin films by the LbL technique on conductive substrate (indium doped tin oxide - ITO), quartz and silicon. It has been observed by UV-Vis absorption spectroscopy there is a synergistic effect provided by the interaction of the cationic polyelectrolytes (SiPy / surfactant) and anionic (NiTsPc) polyelectrolytes in the LbL films. Spectroscopic techniques, such as, FTIR and Raman, and electrochemical techniques, electrochemical impedance and cyclic voltammetry, it was observed that there is a coexistence of mixed and pure micelles. The adsorption of these aggregates plays an important role on the surface of the LbL films. The synthesis and characterization of nickel hydroxide nanoparticles, in their α phase, stabilized by the SiPy polymer, and by the zwitterionic surfactant 3- (1-alkyl-3 - imidazolium) propane sulfonate was realized. The surfactant ImS3-14 was chosen for its preferential interaction with anions, making it an excellent stabilizer for the growth of the Ni(OH)2 nanoparticles. The formation of the aggregates was characterized by dynamic scattering of light (DLS) and zeta potential to determine size and charge, respectively. After the synthesis of the nanoparticles, they were deposited by the LbL technique on several substrates. The growth of the films was accompanied by UV-VIS and their characterization was evaluated by FTIR, Raman, AFM and MEV-FEG techniques. The electrochemical characteristics of the films were studied using cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS).

Neste trabalho, realizamos um estudo das propriedades estruturais e elásticas da fase lamelar e também das interações relevantes que levam à estabilização dessa estrutura periódica. A composição da membrana, assim como sua hidratação, foi variada de maneira sistemática com o objetivo de introduzir alterações na flexibilidade da bicamada e no regime de confinamento. A fase lamelar é constituída de lecitina à qual é incorporado, em diferentes proporções, um co-surfactante comercial, formado por uma mistura de ácidos graxos etoxilados, Para o estudo das interações entre as bicamadas a fase lamelar foi submetida a uma pressão osmótica conhecida. Por meio de experimentos de SAXS, foram determinados os parâmetros estruturais que caracterizam a fase lamelar, para um dado valor de pressão. Os resultados experimentais obtidos são ajustados considerando-se um potencial efetivo de interação entre as bicamadas, permitindo a determinação de parâmetros quantitativos, caracterizando as diferentes contribuições atrativa e repulsivas. Em um segundo momento, foi realizado um estudo para caracterização da fase lamelar, desta vez, introduzindo um co-surfactante não comercial com o objetivo de investigar as alterações que ocorrem na interface devido à presença dos grupos etoxilados. Observa-se que a incorporação do co-surfactante amplia o domínio de diluição da fase lamelar atingindo período em torno de 200 Å, sem domínios de coexistência de duas fases lamelares, como se observa com o co-surfactante comercial polidisperso. O uso de um produto mais bem caracterizado, permite observações mais claras sobre mudanças no comportamento do parâmetro de Caillé, que caracteriza a flexibilidade da membrana, assim como alterações que ocorrem na interface, seja por efeito de confinamento ou por efeito de temperatura. / In this work, we carried out a study of structural and elastic properties of the lamellar phase and the relevant interactions that lead to stabilization of this periodic structure. The composition of the membrane, as well as hydration, was varied systematically in order to introduce changes in the flexibility of the bilayer and confinement regime. The lamellar phase is composed by lecithin, in which is incorporated in different proportions a commercial co-surfactant consisting of a mixture of ethoxylated fatty acids, To study the interactions between the bilayers the lamellar phase was placed under a known osmotic pressure. Structural parameters characterizing the lamellar phase were determined by SAXS experiments, for a given value of pressure. The experimental results are fitted considering an effective potential of interaction between the bilayers, allowing the determination of quantitative parameters characterizing the different attractive and repulsive contributions. In a second step, studies for characterization of the lamellar phase were carried out, but at this time, introducing a non-commercial co-surfactant with the aim of investigating the changes that occur at the interface due to the presence of ethoxylated groups. It is observed that the incorporation of co-surfactant extends the dilution limit of the lamellar phase, reaching lamellar periodicities around 200 Å, without coexistence of two lamellar phases, as observed with the commercial polydisperse co-surfactant. Using a more well characterized product, it is clearer the changes on the behavior of Caillé parameter, which characterizes the flexibility of the membrane, as well as changes occurring at the interface, either by confinement or temperature effects.

Neste trabalho, realizamos um estudo das propriedades estruturais e elásticas da fase lamelar e também das interações relevantes que levam à estabilização dessa estrutura periódica. A composição da membrana, assim como sua hidratação, foi variada de maneira sistemática com o objetivo de introduzir alterações na flexibilidade da bicamada e no regime de confinamento. A fase lamelar é constituída de lecitina à qual é incorporado, em diferentes proporções, um co-surfactante comercial, formado por uma mistura de ácidos graxos etoxilados, Para o estudo das interações entre as bicamadas a fase lamelar foi submetida a uma pressão osmótica conhecida. Por meio de experimentos de SAXS, foram determinados os parâmetros estruturais que caracterizam a fase lamelar, para um dado valor de pressão. Os resultados experimentais obtidos são ajustados considerando-se um potencial efetivo de interação entre as bicamadas, permitindo a determinação de parâmetros quantitativos, caracterizando as diferentes contribuições atrativa e repulsivas. Em um segundo momento, foi realizado um estudo para caracterização da fase lamelar, desta vez, introduzindo um co-surfactante não comercial com o objetivo de investigar as alterações que ocorrem na interface devido à presença dos grupos etoxilados. Observa-se que a incorporação do co-surfactante amplia o domínio de diluição da fase lamelar atingindo período em torno de 200 Å, sem domínios de coexistência de duas fases lamelares, como se observa com o co-surfactante comercial polidisperso. O uso de um produto mais bem caracterizado, permite observações mais claras sobre mudanças no comportamento do parâmetro de Caillé, que caracteriza a flexibilidade da membrana, assim como alterações que ocorrem na interface, seja por efeito de confinamento ou por efeito de temperatura. / In this work, we carried out a study of structural and elastic properties of the lamellar phase and the relevant interactions that lead to stabilization of this periodic structure. The composition of the membrane, as well as hydration, was varied systematically in order to introduce changes in the flexibility of the bilayer and confinement regime. The lamellar phase is composed by lecithin, in which is incorporated in different proportions a commercial co-surfactant consisting of a mixture of ethoxylated fatty acids, To study the interactions between the bilayers the lamellar phase was placed under a known osmotic pressure. Structural parameters characterizing the lamellar phase were determined by SAXS experiments, for a given value of pressure. The experimental results are fitted considering an effective potential of interaction between the bilayers, allowing the determination of quantitative parameters characterizing the different attractive and repulsive contributions. In a second step, studies for characterization of the lamellar phase were carried out, but at this time, introducing a non-commercial co-surfactant with the aim of investigating the changes that occur at the interface due to the presence of ethoxylated groups. It is observed that the incorporation of co-surfactant extends the dilution limit of the lamellar phase, reaching lamellar periodicities around 200 Å, without coexistence of two lamellar phases, as observed with the commercial polydisperse co-surfactant. Using a more well characterized product, it is clearer the changes on the behavior of Caillé parameter, which characterizes the flexibility of the membrane, as well as changes occurring at the interface, either by confinement or temperature effects.

[pt] A simulação da adsorção da prednisolona em um modelo de surfactante pulmonar foi realizada com sucesso usando dinâmica molecular coarse grained a uma temperatura de 310 K. O modelo coarse grained da prednisolona foi parametrizado usando o modelo do colesterol e validado utilizando cálculos de coeficientes de partição octanol-água e coeficientes de difusão lateral. O coeficiente de partição octanol-água calculado para prednisolona a 298 K é 3,9 mais ou menos 1,6 que possui um acordo razoável com o valor experimental. O coeficiente de difusão lateral da prednisolona na monocamada mista de DPPC/POPC é estimado ser (6 mais ou menos 4) x10(-7) cm(2) s(-1) a 20 mN m(-1), o que está de acordo com o encontrado para o colesterol. A monocamada mista de DPPC/POPC foi utilizada como modelo de surfactante pulmonar onde moléculas de prednisolona foram adsorvidas formando nanoagregados. Os nanoagregados de prednisolona foram transferidos dentro da monocamada mista DPPC/POPC sendo espalhados na tensão superficial de 20 mN m(-1). A 0 e 10 mN m(-1) os nanoagregados de prednisolona induzem o colapso da monocamada mista DPPC/POPC formando bicamadas. A implicação deste trabalho é que a prednisolona pode apenas ser administrada com surfactante pulmonar utilizando baixas frações em massa de prednisolona por lipídio (menor que 10 por cento). Com frações elevadas, o colapso inativa as propriedades do surfactante pulmonar pela formação de uma bicamada. Os resultados desta pesquisa podem ser utilizados para o desenvolvimento de novos tratamentos clínicos de doenças como a síndrome da angústia respiratória do recém-nascido, asma e doença pulmonar obstrutiva crônica. / [en] The simulation of prednisolone adsorption on a lung surfactant model was successfully performed using coarse grained molecular dynamics at 310 K (dynamics first performed). The coarse grained model for prednisolone was parameterized using a well-established cholesterol model and validated by using calculations of octanol–water partition coefficients and lateral diffusion coefficients. The calculated octanol–water partition coefficient of prednisolone at 298 K is 3.9 more or less 1.6, which is in reasonable agreement with experiment. The lateral diffusion coefficient of prednisolone in the DPPC/POPC mixed monolayer is estimated to be (6 more or less 4) x10(-7) cm(2) s(-1) at 20 mN m(-1), which is in agreement with that found for cholesterol. The DPPC/POPC mixed monolayer was used as lung surfactant model where prednisolone molecules were adsorbed forming nanoaggregates. The nanoaggregates of prednisolone were transferred into the DPPC/POPC mixed monolayer being spread at the surface tension of 20 mN m(-1). At 0 and 10 mN m(-1) , the prednisolone nanoaggregates induce the collapse of the DPPC/POPC mixed monolayer forming a bilayer. The implications of this work are that prednisolone may only be administered with lung surfactant by using low mass fractions of prednisolone per lipid (less than 10 percent). And, with high fractions, the collapse inactivates the properties of the lung surfactant by forming a bilayer. The results of this research can be used to develop new clinical treatments for diseases such as respiratory distress syndrome of the newborn, asthma and chronic obstructive pulmonary disease.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Xylopia nitida and Xylopia sericea are commonly known as âembira-brancaâ and âpimenta do sertÃoâ, respectively, belonging to Annonaceae family. The chromatographic analysis of X. nitida roots allowed isolation of a trachlyobane diterpene, ent-trachlyoban-18,19-diol and its acetylated product, ent-18,19-diacetoxy-trachylobane, a kaurene diterpene, ent-kaur-16-en-18,19-diol, two aporphinic alkaloids, 5,6,6a,7-tetrahydro-1-methoxy-(6aS)-4H-benzo[de][1,3]benzodioxolo[5,6-g]quinoline e xylopine, and a glucoside, named 1-O-ethyl-β-D-glucopiranose. Also using chromatographic analysis of X. sericea fruits were obtained a kaurane diterpene, kauran-16β-ol and a diterpenes mixture, ent-kaur-16-en-19-oic acid and beyer-15-19-oic acid. The structures of these compounds were elucidated by spectroscopic studies (IR, MS and NMR). In the second part of this work, has been showed the diffusion-ordered spectroscopy (DOSY) as a powerful tool in natural product mixture analysis. The assignment of NMR signals to specific components in a mixture is a challenging task. DOSY has provided important progress in this area, allowing the signals originating from individual components of different molecular sizes to be distinguished. However, when the sizes of the compounds are similar and/or the spectra are overlapped, signal assignment can easily become intractable. The use of a co-solute in a matrix-assisted DOSY (MAD) experiment can be a useful solution, improving diffusional (and sometimes spectral) resolution by exploiting selective binding to the matrix. The challenge is to apply MAD to molecules with high structural similarity, for example in natural product mixtures. Various surfactants, including SDS, AOT and CTAB have previously been shown to be effective in MAD analysis. Here we present an important addition, the Brij family of nonionic surfactants. We demonstrate the use of Brij micelles and other systems in mixed solvents with a variety of mixtures relevant to natural products. / Xylopia nitida e X. sericea, conhecidas popularmente como embira-branca e pimenta do sertÃo, respectivamente, sÃo espÃcies pertencentes à famÃlia Annonaceae. A anÃlise cromatogrÃfica dos extratos hexÃnico e etanÃlico das raÃzes de X. nitida possibilitou o isolamento de um diterpeno de esqueleto traquilobano, ent-traquiloban-18,19-diol e seu derivado acetilado, ent-18,19-diacetÃxi-traquilobano, um diterpeno de esqueleto caureno, ent-caur-16-en-18,19-diol, dois alcalÃides aporfÃnicos, 5,6,6a,7-tetraidro-1-metoxi-(6aS)-4H-benzo[de][1,3]benzodioxolo[5,6-g]quinolina e xylopina e um glicosÃdeo, 1-O-etil-β-D-glicopiranose, todos de carÃter inÃdito na literatura, exceto os dois Ãltimos. AtravÃs da anÃlise cromatogrÃfica do extrato hexÃnico dos frutos de X. sericea foi possÃvel obter um diterpeno de esqueleto caurano denominado cauran-16β-ol e uma mistura de diterpenos, Ãcido ent-caur-16-en-19-Ãico e Ãcido beier-15-en-19-Ãico. O isolamento dos constituintes quÃmicos presentes nos extratos da raiz e frutos de X. nitida e X. sericea, respectivamente, foi realizada por mÃtodos cromatogrÃficos convencionais e a determinaÃÃo estrutural das substÃncias isoladas foi realizada a partir de mÃtodos espectromÃtricos como: IV, EM, RMN 1H, 13C e DEPT 135 incluindo tÃcnicas bidimensionais como, COSY, HSQC e HMBC. A primeira parte deste trabalho relata o estudo quÃmico das raÃzes de X. nitida e dos frutos de X. sericea. A espectroscopia ordenada por difusÃo ou DOSY (Diffusion Ordered Spectroscopy) provà um meio para uma âseparaÃÃo virtualâ de compostos, atravÃs de um mapa bidimensional onde em um eixo temos o deslocamento quÃmico e em outro observamos o coeficiente de difusÃo (D) das molÃculas na mistura. A separaÃÃo de sinais somente à possÃvel quando espÃcies difundem a diferentes velocidades. Na quÃmica de produtos naturais, frequentemente nos deparamos com misturas de compostos quimicamente semelhantes e de tamanhos muito similares, o que torna limitado o experimento DOSY tradicional. Entretanto, o coeficiente de difusÃo das substÃncias pode ser modificado pela adiÃÃo de co-solutos e/ou co-solventes, surgindo a partir daà a espectroscopia ordenada por difusÃo assistida por matriz (matrix-assisted DOSY ou MAD). VÃrios surfactantes, incluindo SDS, AOT e CTAB tÃm se mostrado efetivos em anÃlises por MAD. Neste trabalho, experimentos MAD foram realizados com algumas misturas de produtos naturais com similaridades estruturais utilizando o Ãcido perfluoro-octanÃico (PFOA), polivinilpirrolidona (PVP) e os surfactantes Brij 78 e 98, que por sua vez, ainda nÃo haviam sido utilizados para esse propÃsito. NÃs tambÃm demonstramos a formaÃÃo de micelas de Brij 78 e 98 em misturas dos solventes DMSO-d6 e D2O.