O presente estudo teve como objetivo avaliar a resposta biológica ao redor de implantes de titânio grau IV (titânio comercialmente puro) e grau V (Ti6Al4V), com diferentes tipos de tratamentos de superfície através da análise do contato ossoimplante (bone implant contact - BIC) e da área de neoformação óssea com e sem fluorocromo (bone area BA e BAfluo) das 3 primeiras roscas em contato ósseo de cada implante. Para isso, utilizou-se um total de 90 implantes Cone Morse de titânio grau IV (Drive 45 implantes) e titânio grau V (Facility 45 implantes), com dimensões de 3.5x8mm e 2.9x7mm, respectivamente. Estes dois tipos de implantes foram avaliados em três tratamentos de superfícies diferentes: a) superfície com jateamento com partículas abrasivas seguido de tratamento ácido - NeoPoros (NP) - em embalagem seca (Grupo Controle); b) superfície jateada seguido de tratamento ácido e energia de superfície, armazenado em líquido (ESm); c) superfície jateada seguido de tratamento ácido com energia de superfície e embalado a seco (ESs); totalizando 6 grupos, distribuídos em 15 coelhos New Zealand, em cada um foram instalados 6 implantes, sendo 3 em cada tíbia. Após 15 dias de osseointegração, os coelhos passaram por eutanásia e as tíbias seccionadas, fixadas e incluídas para a avaliação histológica e histomorfométrica. Mensurações no analisador de imagens ImageJ foram realizadas e a análise dos dados estatísticos, de todos os grupos foram avaliados através da análise de variância a dois critérios e do teste de Tukey para comparações múltiplas grupo a grupo, adotando o nível de significância de 5% (p<0,05). Os resultados mostraram que não houve diferença estatisticamente significante entre os dois tipos de titânio, porém houve diferença estatisticamente significante entre os tipos de superfície em relação ao BIC, BA e BAfluo; também, não houve interação entre titânio e superfície. Na análise do contato osso-implante (BIC) a superfície ESm teve melhor desempenho em relação ao NP, que por sua vez foi semelhante ao ESs. Quanto à área óssea (BA), a superfície NP teve menor desempenho em relação à ESs, este obteve semelhante desempenho a ESm. Quanto a área ósseo neoformada com presença de fluorocromo (BAfluo), NP teve menor desempenho em relação ao ESs, o qual obteve semelhante comportamento a ESm. Com isso, concluiu-se que implantes de titânio de gau IV e grau V obtiveram respostas biológicas equivalentes, enquanto que a energia de superfície com a molhabilidade podem ser consideradas como vantagem, uma vez que otimizam o processo de osseointegração. / This study aimed to evaluate the biological response around grade IV (commercially pure titanium) and grade V (Ti6Al4V) titanium implants with different types of surface treatments by analyzing bone-implant contact (BIC) and the bone formation area with and without fluorochrome (BA and BAfluo) of the 3 first threads on bone contact of each implant. To this end, this study used 90 Morse Taper grade IV (Drive - 45 implants) and grade V (Facility - 45 implants) titanium implants, measuring 3.5x8mm and 2.9x7mm, respectively. Both types of implants were evaluated in three different surface treatments: a) blasted/acid-etched implant surface - NeoPoros (NP) - dry pack (control group); b) blasted/acid-etched implant surface and surface energy, stored in liquid (ESm); c) blasted/acid-etched implant surface with surface energy and dry packed (ESs); totalizing 6 groups, distributed in 15 New Zealand rabbits. Six implants were placed in each rabbit, 3 in each tibia. After 15 days of osseointegration, the rabbits were euthanized and the tibias sectioned, fixed and embedded for histologic and histomorphometric evaluation. Measurements were carried out using the image analysis program ImageJ and the assessment of statistical data concerning all groups was done through the two-way analysis of variance and the Tukey test for multiple comparisons group to group, adopting the significance level of 5% ( p <0.05). The results showed no statistically significant difference between the types of titanium used. However, there were statistically significant differences between the types of surface in relation to the BIC, BA and BAfluo. In addition, there was no interaction between titanium and the surface. Concerning the analysis of bone-implant contact (BIC), the ESm surface had better performance compared to the NP, which, in turn, was similar to the ESs. As for bone area (BA), the NP surface had lower performance in relation to the ESs surface, as the latter had a similar performance to the ESm surface. Concerning the newly formed bone area with presence of fluorochrome (BAfluo), the NP had lower performance if compared to the ESs, which behaved similarly to that of the ESm surface. Thus, this study concluded that grade IV and grade V titanium implants showed equivalent biological responses, while the surface energy, together with its wettability, can be considered an advantage, enhancing the osseointegration process.

Há uma grande quantidade de ligas odontológicas no mercado e é difícil para os dentistas escolher qual utilizar. Além disso, não há pesquisas que tenham investigado a influência dos métodos de fundição e da variação de temperatura na biocompatibilidade destes materiais. Então, o objetivo deste estudo foi comparar a biocompatibilidade das ligas odontológicas de metais básicas e do titânio e avaliar se o método de fundição e a mudança de temperatura influenciavam esta biocompatibilidade. A biocompatibilidade e a influência dos métodos de fundição foram avaliadas através de testes de contato direto e a influência da temperatura por testes em extratos. Para os testes de contato direto, discos de Ni-Cr, Ni-Cr-Be, Co-Cr-Mo, Co-Cr-Mo-W e Ni-Cr-Ti foram fundidos por dois métodos: plasma, sob atmosfera de argônio com injeção da liga no molde por vácuo-pressão; e chama de gás oxigênio, com injeção da liga no molde por centrifugação. Ti-6Al-4V e Ti cp foram fundidos por plasma. Os discos foram polidos, limpados e autoclavados. Células SCC9 foram cultivadas em meio de cultura D-MEM/HF12 suplementado sobre os discos; poços sem discos foram usados como controle negativo e fenol como controle positivo. Após período de 48 horas e 18 dias, o número de células e a viabilidade celular foram avaliados. Nos testes em extratos, discos limpos e autoclavados de Ni-Cr, Co-Cr-Mo, Ni-Cr-Ti, Ti-6Al-4V e Ti cp fundidos por plasma foram imersos em saliva artificial previamente filtrada para obtenção dos extratos e divididos em dois grupos: um foi submetido a 1700 ciclos térmicos, durante um período de 24 dias; e o outro foi mantido em 37°C durante o mesmo período. Depois deste período, os discos foram separados da saliva. Células foram cultivadas em placas de 24 poços até atingirem subconfluência. Então a saliva foi colocada na cultura de células durante 6 horas, e após este período, o número de células e a viabilidade celular foram avaliados. Os resultados foram submetidos a teste estatístico apropriado. Os resultados dos testes de contato direto mostraram que Ti cp e Ti-6Al-4V foram os mais biocompatíveis, seguidos pela liga de Ni-Cr, que teve bons resultados em ambos os métodos de fundição. Os piores resultados para os materiais fundidos por chama de gás oxigênio foram da liga à base de Ni-Cr-Be. Não houve diferenças significativas entre os métodos de fundição. Na avaliação dos testes em extratos, os ciclos térmicos foram significativos somente para a liga Ni-Cr-Ti. Não houve diferenças significativas entre os extratos submetidos aos ciclos térmicos, mas entre os extratos mantidos em 37°C, a liga à base de Ni-Cr e o Ti cp mostraram os piores resultados. Os resultados sugerem que Ti cp e Ti-6Al-4V foram biocompatíveis e Ni-Cr-Be foi citotóxica. O método de fundição não foi significante para a biocompatibilidade e a variação de temperatura é significativa para a liga à base de Ni-Cr-Ti. / There is a large number of dental alloys in the market and it is difficult for the dentists to choose which to use. Besides, there are not researches that has investigated the influence of casting methods and the variation of temperature in the biocompatibility of these materials. Then, the aim of this study was to compare the biocompatibility of base-metal alloys and titanium and to evaluate if the casting method and change of temperature influenced this biocompatibility. The biocompatibility and the influence of casting methods were analyzed by direct contact and the influence of temperature by tests on extracts. For direct contact tests, disks of Ni-Cr, Ni-Cr-Be, Co-Cr-Mo, Co-Cr-Mo-W, Ni-Cr-Ti were casted by two methods: plasma, under argon atmosphere, injected by vacuum-pressure; and oxygen gas flame, injected by centrifugation. Ti-6Al-4V and CP Ti were casted by plasma. After casting, the disks were polished, cleaned and autoclaved. SCC9 cells were cultured in culture media D-MEM/HF12 supplemented, on the disks; empty wells were used as a negative control and phenol as a positive control. After a period of 48 hours and 18 days, the number of cell and its viability were evaluated. In the tests on extracts, clean and autoclaved disks of Ni-Cr, Co-Cr-Mo, Ni-Cr-Ti, Ti-6Al-4V alloys and CP Ti casted by plasma were immersed in filtered artificial saliva for extraction and divided in two groups: one was subjected to 1700 thermal cycles, during a period of 24 days; and the other was maintained in 37° C during the same period. After this period, the disks were separated from saliva. Cells were cultured until the subconfluence. Then the saliva was put in the cell culture for 6 hours, and after this period, the number of cell and cell viability was evaluated. The results were submitted to the apropriate statistical analysis tests. The results of the direct contact tests showed that CP Ti and Ti-6Al-4V were the most biocompatible, followed by Ni-Cr alloy, which had good results in both casting methods. The worst results for oxygen gas flame were of Ni-Cr-Be. There was no significant differences between casting methods. In the evaluation of tests on the extracts, the thermal cycles were significant only for Ni-Cr-Ti alloy. There were no significant differences among the extracts subjected to thermal cycles, but in the extracts maintained in 37°C, the Ni-Cr and CP Ti showed the worst results The results suggest that the CP Ti and Ti-6Al-4V were biocompatible and the Ni-Cr-Be was cytotoxic. The casting method was not significant for biocompatibility and the variation of temperature was significant for Ni-Cr-Ti alloy.

Neste trabalho buscou-se produzir filmes de nanopartículas de dióxido de titânio e de nanopartículas de dióxido de titânio contendo o complexo sintetizado undecatungstofosfatomanganês(melamina) suportados em cela tubular de vidro borossiliacato e testar sua reatividade como fotocatalisadores frente à atrazina. Os ensaios de fotodegradação da atrazina foram realizados através de um reator fotocatalítico tendo como fonte de irradiação ultravioleta uma lâmpada de vapor de mercúrio de alta pressão de potência de 125 W desprovida do bulbo externo. A degradação da atrazina ocorrida nos experimentos de fotocatálise heterogênea foram acompanhados através da técnica de Espectroscopia de Absorção na Região do Ultravioleta e Visível (UV-vis) e para as amostras inicíais e finais de cada ensaio foram realizadas medidas de teor de Carbono Orgânico Total (TOC). Assim, foi possível estimar a porcentagem de degradação parcial e de mineralização da atrazina. As porcentagens de degradação obtidas para soluções contendo concentração inicial de 10 ppm de atrazina foram: no caso de filmes de nanopartículas de dióxido de titânio, obteve-se porcentagem de degradação parcial da atrazina de 42,2% a partir da análise de UV-vis e 21,8% de mineralização através da análise de TOC. Para o mesmo sistema após 72 horas, as porcentagens de degradação parcial chegaram a 71,5% a partir da análise de UV-vis e 55,5% de mineralização pela análise de TOC. Para o filme de nanopartículas de dióxido de titânio contendo undecatungstofosfatomanganês(melamina) através da técnica de UV-vis obteve-se uma degradação parcial da atrazina de 44,7% ao final de 12 horas e através da análise de TOC obteve-se 22,4% de mineralização. / In this work, films of titanium oxide nanoparticles and of titanium oxide nanoparticles containing the complex undecatungstophosphatemanganese(melamine) immobilized in a borosilicate glass cylindrical cell were prepared and their reactivity as photocatalyst for atrazine were tested. The photodegradation essays of atrazine were made in a phocatalytic reactor where the ultraviolet irradiation source was one mercury vapor lamp of 125 W without the external bulb. The atrazine degradation in heterogeneous photocatalysis experiments were checked by Ultraviolet and visible spectroscopy (UV-vis) and for first and last samples for each essay were made analysis of Total Organic Carbon (TOC). So, it was possible to estimate the percentage of the partial degradation and mineralization of atrazine. The partial degradation percentages obtained for solutions with initial concentration of 10 ppm of atrazine were: In the case for films of titanium oxide nanoparticles, the partial degradation percentage for atrazine was 42,2% in UV-vis analysis and 21,8% of mineralization obtained by TOC analysis. For the same system after 72 hours, the partial degradation percentages were 71,5% in UV-vis analysis and 55,5% of mineralization obtained by TOC analysis. For the film with titanium oxide nanoparticles containing the complex undecatungstophosphatemanganese(melamine), after 12 hours, the partial degradation of atrazine was 44,7% in UV-vis analysis and 22,4% of mineralization obtained by TOC analysis.

As pesquisas na área da implantologia têm buscado desenvolver superfícies que acelerem o processo de osseointegração adjacente ao implante, permitindo a reabilitação funcional e estética precoce. Modificações da topografia e composição química têm sido propostas com o objetivo de modular as funções celulares na interface do tecido ósseo com o implante e, em última análise, aumentar o contato osso-implante. A deposição iônica por plasma é uma modalidade de tratamento utilizada em implantes ortopédicos. Na odontologia, estudos têm avaliado o efeito das diferentes técnicas de nitretação de superfícies de titânio (Ti) sobre eventos iniciais da osseointegração, como a adesão celular, mas não sobre eventos tardios. O presente estudo avaliou o efeito de superfícies de Ti modificadas por deposição iônica por plasma, pelas técnicas de nitretação por cátodo oco, por 1 e 3 h, e nitretação planar, nas expressões do fenótipo e gênica de osteoblastos derivados de osso alveolar de humanos e de calvária de ratos. Foram realizadas análises de morfologia, adesão e espraiamento celular, síntese e atividade de fosfatase alcalina (ALP), mineralização da matriz extracelular e expressão de genes marcadores do fenótipo osteoblástico. A adesão celular e a atividade de ALP, foram maiores nas superfícies de Ti tratadas comparadas à superfície sem tratamento (controle), enquanto a proliferação celular e a produção de matriz mineralizada não apresentaram diferenças estatisticamente significante entre os grupos. Ainda, as superfícies de Ti tratadas aumentaram a expressão gênica de ALP e diminuíram a de osteocalcina (OC) quando comparadas à superfície controle. Os resultados sugerem que a deposição iônica por plasma pelas técnicas de nitretação avaliadas modifica as características físico-químicas da superfície de Ti e promove atraso e aumento da diferenciação osteoblástica quando comparada à superfície de Ti não tratada. / A current goal in implantology research has been the development of titanium surfaces to enhance the process of osseointegration, allowing functional and aesthetic rehabilitation. Modifications on topography and chemical composition have been proposed in order to regulate cell functions of the osteoblasts in contact with the implant surface and ultimately increase the bone-to-implant contact. Plasma ionic deposition is a treatment usually employed in orthopedic implants and in dentistry some studies have shown that different nitriding techniques of titanium (Ti) surfaces may affect the initial events of osseointegration, such as cell adhesion, without evaluating the late ones. This study evaluated the effect of Ti surfaces modified by plasma nitriding combined with hollow cathode, during 1 and 3 h, and planar nitriding, on the phenotype and gene expression of osteoblasts derived from human alveolar bone and newborn rat calvaria. Cell morphology, adhesion and spreading, alkaline phosphatase (ALP) activity and synthesis, extracellular matrix mineralization and gene expression of bone markers were performed. The cell adhesion and ALP activity were higher on treated Ti surfaces compared with untreated (control) ones, while cell proliferation and extracellular matrix mineralization were not affected by the treatments. Also, compared with control Ti surface, the treated ones increased the gene expression of ALP and reduced osteocalcin (OC). The results suggest that the plasma ionic deposition by nitriding technique modifies the physicochemical features of the Ti surface and promotes a delay and a enhancement of the osteoblastic differentiation compared with untreated Ti surface.

Em Implantodontia, o titânio (Ti) é o material de escolha para a confecção dos implantes dentários por apresentar excelentes propriedades mecânicas e biocompatibilidade. Entretanto, novas estratégias de modificações da topografia e da composição bioquímica da superfície de Ti vêm sendo pesquisadas com o objetivo de incrementar a biocompatibilidade do Ti. A combinação de alterações topográficas em escala nanométrica e revestimento com o colágeno tipo I seria uma modificação com potencial para aumentar e/ou acelerar o processo de osseointegração. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar o efeito de superfície de Ti com nanotopografia revestida com colágeno sobre a osteogênese in vitro. Para isso, osteoblastos derivados de calvária de ratos foram cultivados em meio osteogênico sobre 4 superfícies de Ti: usinada (Ti Usi), usinada revestida com colágeno (Ti Usi/Col), com nanotopografia (Ti Nano) e com nanotopografia revestida com colágeno (Ti Nano/Col). A osteogênese foi avaliada pelos seguintes parâmetros: viabilidade celular; expressão das proteínas sialoproteína óssea (BSP) e osteopontina (OPN); atividade de fosfatase alcalina (ALP); expressão dos genes ALP, colágeno tipo I (COL), osteocalcina (OC), OPN, osterix (OSX) e runt-related transcription factor 2 (RUNX-2); e a formação de matriz extracelular mineralizada. Os dados foram comparados por análise de variância (ANOVA) seguido pelo pós-teste Student- Newman-Keuls e o nível de significância adotado foi de 5%. Aos 7 dias, a viabilidade celular foi maior sobre a superfície Ti Nano/Col, comparada às outras superfícies, dentre as quais não foi detectada diferença estatisticamente significante. Houve um 11 aumento da atividade da ALP dos 7 para os 10 dias; aos 7 dias, a atividade da ALP foi menor na superfície Ti Usi em comparação às superfícies Ti Nano e Ti Nano/Col; e aos 10 dias a atividade da ALP foi maior nas células crescidas sobre a superfície Ti Nano/Col comparado às demais superfícies. A imunolocalização, tanto para a OPN aos 3 dias quanto para BSP aos 7 e 10 dias, foi maior nos grupos Ti Nano e Ti Nano/Col com marcações fortes por todo o citoplasma além de depósitos extracelulares adjacentes às células. A expressão dos genes marcadores osteoblásticos avaliados foi maior sobre as superfícies Ti Nano e Ti Nano/Col, em comparação com as superfícies Ti Usi e Ti Usi/Col. A formação de matriz mineralizada foi maior nas superfícies Ti Usi/Col e Ti Nano/Col em relação às superfícies Ti Usi e Ti Nano, dentre as quais não foi detectada diferença estatisticamente significante. Esses resultados sugerem que a combinação de nanotopografia com revestimento com colágeno de superfícies de Ti estimula os eventos intermediários da osteogênese e tem potencial para favorecer a osseointegração dos implantes de Ti. / In Implantology, titanium (Ti) is the material of choice for the manufacture of dental implants because of its excellent mechanical properties and biocompatibility. However, new strategies to modify the topography and biochemical composition of Ti surfaces have been tested in order to increase the biocompatibility of Ti. The combination of topographic changes at the nanoscale and coating with collagen type I has potential to increase and/or accelerate the osseointegration process. The aim of this study was to evaluate the effect of Ti surface with nanotopography coated with collagen on in vitro osteogenesis. For this, osteoblasts harvested from rat calvaria were cultured in osteogenic medium on 4 Ti surfaces: machined (Ti Usi), machined coated with collagen (Ti Usi/Col), nanotopography (Ti Nano) and nanotopography coated with collagen (Ti Nano/Col). The osteogenesis was evaluated using the following parameters: cell viability; expression of bone sialoprotein protein (BSP) and osteopontin (OPN); Alkaline phosphatase (ALP) activity; gene expression of ALP, type I collagen (COL), osteocalcin (OC), OPN, osterix (OSX) and runt-related transcription factor 2 (RUNX-2); and the formation of mineralized extracellular matrix. Data were compared by analysis of variance (ANOVA) followed by Student-Newman-Keuls post-test and the significance level was set at 5%. At 7 days, cell viability was higher on the Ti Nano/Col compared 13 to other surfaces, among which was not detected statistically significant differences. There was an increase in ALP activity from 7 to 10 days; at 7 days, the activity of ALP was lower in Ti Usi surface compared to Ti Nano and Ti Nano/Col surfaces; and at 10 days the activity of ALP was higher in cells grown on the Ti Nano/Col surface compared to other surfaces. The immunolocalization to both OPN at 3 days and BSP at 7 and 10 days was higher in Ti Nano and Ti Nano/Col surfaces with strong labeling throughout the cytoplasm as well as extracellular deposits. The expression of the osteoblast marker genes was higher on Ti Nano and Ti Nano/Col surfaces compared to Ti Usi and Ti Usi/Col surfaces. The formation of mineralized matrix was higher in Ti Usi/Col and Ti Nano/Col surfaces than in Ti Usi and Ti Nano between which there was no statistically significant difference. These results suggest that the combination of nanotopography with collagen in Ti surfaces stimulates the intermediate events of the in vitro osteogenesis and seems to have potential to promote osseointegration of Ti implants.

Orientador: Yoshitaka Gushikem / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-12T12:34:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maroneze_CamilaMarchetti_D.pdf: 2513143 bytes, checksum: e060b55725fd3d82055ff22070325cb0 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Este trabalho reporta a preparação, caracterização e aplicação de um novo material carbono cerâmico eletricamente condutor, SiO2/TiO2/Grafite. O método sol-gel foi empregado como procedimento de síntese e permitiu a inclusão de carbono grafite por toda a estrutura porosa do óxido misto SiO2/TiO2. Análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) acoplada com espectroscopia de energia dispersiva (EDS) mostram que os materiais sintetizados apresentam-se altamente homogêneos quanto à distribuição e dispersão dos componentes na matriz, sem indícios de segregação de fase ou da formação de domínios dos óxidos puros. As matrizes apresentaram alta estabilidade térmica, nas quais não se observou a cristalização do TiO2 em temperaturas abaixo de 1000 °C. Os valores de energia de ligação para o nível 2p do Ti obtidos por espectroscopia fotoeletrônica excitada por raios X (XPS) revelam a possível inserção de átomos de Ti em sítios tetraédricos da sílica bem como a existência de ligações Si-O-Ti na interface entre os óxidos. Tais ligações são tidas como as responsáveis pela estabilização e baixa mobilidade do Ti nas matrizes cerâmicas. Imagens de campo escuro obtidas por microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) permitiram observar que os cristalitos de grafite encontram-se dispersos em toda a extensão das partículas, sem localização preferencial. Duas reações químicas foram realizadas entre os grupos Ti-OH presentes na superfície e espécies ácidas como o H3PO4 e SbCl5, dando origem a materiais do tipo SiO2/TiO2/Fosfato/Grafite e SiO2/TiO2/Sb2O5/Grafite, com interessantes propriedades de troca iônica. Estes materiais foram então avaliados e utilizados como substratos condutores na construção de eletrodos carbono cerâmicos que foram modificados quimicamente através da adsorção do corante catiônico azul de meldola. Os eletrodos modificados apresentaram bom desempenho e atividade catalítica frente à oxidação da coenzima b-NADH, reduzindo drasticamente o potencial de oxidação em relação a eletrodos convencionais. O material SiO2/TiO2/Grafite se mostra como uma promissora alternativa no desenvolvimento de sensores eletroquímicos, atuando como um substrato condutor robusto e versátil para a confecção de novos eletrodos de trabalho carbono cerâmicos / Abstract: This work reports the preparation, characterization and application of a new electrically conducting carbon ceramic material, SiO2/TiO2/Grafite. The sol-gel methodology was used as synthesis procedure and allowed the incorporation of carbon graphite all over the porous structure of the mixed oxide SiO2/TiO2. Scanning electronic microscopy (SEM) images coupled to energy dispersive spectroscopy (EDS) showed materials with high degree of homogeneity related to the distribution and dispersion of the components in the matrix, with no evidence of phase segregation or formation of pure oxide domains. The matrices presented high thermal stability, in which we do not observed the TiO2 crystallization bellow the temperature of 1000 °C. The binding energy values for Ti 2p level obtained by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) revealed possible insertion of Ti atoms in tetragonal sites of silica as well as the existence of Si-O-Ti linkages at the interface between the oxides. Such linkages are pointed as the responsible by the stabilization and low mobility of Ti in the ceramic matrix. Dark field high resolution transmission electronic microscopy images allowed us to observe that the graphite crystallites are well dispersed through the particles, with no preferential location. Two chemical reactions were carried out between the Ti-OH groups found on the surface and acidic species H3PO4 and SbCl5, resulting in materials like SiO2/TiO2/Fosfato/Graphite and SiO2/TiO2/Sb2O5/Graphite. These materials were utilized as conducting supports in the construction of carbon ceramic electrodes that were chemically modified by the adsorption of the cationic dye meldola blue. The modified electrodes presented good performance and catalytic activity toward b-NADH oxidation, decreasing drastically the oxidation potential when compared to conventional electrodes. The SiO2/TiO2/Graphite material has shown to be a promising alternative in the development of electrochemical sensors, acting as a robust and versatile conducting substrate for the construction of new carbon ceramic electrodes / Doutorado / Quimica Organica / Doutor em Ciências

Orientador: Rubens Caram Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T20:28:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_MarianaGerardi_M.pdf: 7703668 bytes, checksum: e57388ff91b2ed6bded8b3ae1daee175 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O aumento da expectativa de vida e as melhorias sempre necessárias na área da saúde conferem grande importância ao desenvolvimento de biomateriais. Ligas de Ti contendo elementos ? estabilizadores são atrativas para uso como biomaterial devido a sua alta resistência específica, elevada resistência à corrosão e incomum biocompatibilidade, além de menor módulo de elasticidade, o que é benéfico para os tecidos ósseos próximos ao implante. Este trabalho trata do estudo de estabilidade de fases em ligas tipo ? no sistema Ti-Mo-Sn processadas sob diferentes condições e foi realizado por meio das seguintes etapas: (a) Estudo do efeito do teor de Sn na estabilidade de fases após resfriamento ao forno e em água em ligas Ti-Mo; (b) Estudo do efeito do teor de Sn na supressão da formação das fases ? e ?¿¿; (c) Estudo do efeito do teor de Sn na precipitação da fase ? por meio de envelhecimento; (d) Estudo das propriedades mecânicas das amostras processadas sob diferentes condições. Tal trabalho foi desenvolvido a partir da preparação de ligas em forno a arco sob atmosfera controlada, tratamento térmico de homogeneização, deformação plástica por meio de laminação a quente e caracterização utilizando-se microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, difração de raios-X e calorimetria exploratória diferencial. As amostras foram também submetidas a tratamentos térmicos de envelhecimento. As propriedades mecânicas das amostras foram avaliadas por meio de ensaios de tração e medidas de módulo de elasticidade usando técnicas acústicas. Os resultados sugerem que o Sn se comporta como um elemento de liga supressor da formação das fases ? e ?¿¿ em ligas Ti-Mo. Além disso, propicia o refinamento da fase ? precipitada, o que resulta em aumento da resistência mecânica / Abstract: The increase in life expectancy and the always necessary healthcare improvements attach great importance to the development of biomaterials. Ti alloys containing ? stabilizing elements are prone to be used as biomaterials due to their high specific strength, high corrosion resistance, unusual biocompatibility and low modulus of elasticity, which is very beneficial to the bone tissues near the implant. This study deals with the phase stability in ? type alloys in the Ti-Mo-Sn system processed under different conditions and was carried out through the following steps: (a) Study of the effect of the Sn content on the phase stability in Ti-Mo alloys; (b) Study of the effect of the Sn content on the suppression of the ? and ?'' phases precipitation; (c) Study of the effect of the Sn content on the precipitation of the ? phase by aging; (d) Study of the mechanical properties of samples processed under different conditions. This study was developed through the preparation of alloys by using arc furnace under controlled atmosphere, homogenization heat treatment, plastic deformation through hot rolling and characterization using optical microscopy, scanning and transmission electron microscopy, X-ray diffraction and differential scanning calorimetry. Samples were also submitted to aging heat treatments. The mechanical properties of the samples were evaluated by tensile test and measurement of elastic modulus using acoustic techniques. The results suggest that Sn acts as a suppressor alloying element in the formation of the ? e ?¿¿ phases in the Ti-Mo system. Moreover, Sn addition provides refinement of ? phase particles, which provides an increase in the mechanical strength / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestra em Engenharia Mecânica

Orientadores: Reginaldo Guirardello, Cristiane Barbieri Rodella, Fábio de Ávila Rodrigues / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T22:54:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SepulvedaLanziano_CarlosAlberto_M.pdf: 2488855 bytes, checksum: f2b18af4d9c9b44b4d3596ab297bbcda (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar catalisadores de titânia-zircônia na reação de isomerização de glicose para frutose. Foram testados catalisadores puros de titânia e zircônia, além de mistos desses óxidos em proporções em massa de 25:75, 50:50 e 75:25. Os catalisadores foram caracterizados por adsorção de nitrogênio a 77 K, difração de raios X e dessorção a temperatura programada de CO2 e NH3. A atividade catalítica dos catalisadores foi testada em reator de batelada, a temperaturas de 393, 403, 413 e 423 K e tempos de reação de 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8 h. Os resultados mostraram que os catalisadores puros possuem estrutura cristalina, no caso da titânia fase anatásio e mistura de fase monoclínica e tetragonal no caso da zircônia. A área superficial dos catalisadores puros foi menor em comparação com os catalisadores mistos que mostraram ser materiais amorfos. Além disso, os catalisadores mistos apresentaram maior concentração de sítios ácidos e básicos. Todos os catalisadores permitiram a reação de isomerização, contudo favoreceram reações secundárias que transformaram a frutose em HMF e/ou ácido lático. A isomerização de frutose é atribuída às características básicas, enquanto a formação de HMF às características ácidas. Já a formação de ácido lático é considerada como a intervenção de sítios básicos e ácidos. Finalmente, considerando esses resultados foram supostas rotas de reação sobre os catalisadores e modeladas matematicamente. Os parâmetros reacionais foram determinados ajustando os dados experimentais aos modelos matemáticos usando a metodologia de ajuste de parâmetros de equações diferenciais ordinárias / Abstract: In this work, titania-zirconia catalyst were evaluated in the reaction of glucose into fructose. Pure Titania and Zirconia and mixed oxides in mass proportions 25:75, 50:50 and 75:25 were tested. The catalysts were characterized by nitrogen adsorption at 77K, X-ray diffraction and temperature programmed desorption of \ce{CO2} and \ce{NH3}. The catalytic activity was measured in batch reactor at temperatures of 393, 403, 413 and 423 K and reaction times of 0.5, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8 h. The results showed that pure catalyst structure is crystalline, Titania phase was anatase and Zirconia was mixture of monoclinic and tetragonal phase. The surface area of pure catalysts was lower that the mixed catalysts, these showed properties of amorphous solids. Similarly, the mixed catalysts showed higher concentration of acidic and basic sites. The catalysts allowed the isomerization reaction, but favored side reactions that convert fructose to HMF and lactic acid. Basic sites favored the reaction of isomerization of glucose into fructose and acid sites favored the reaction of dehydration of fructose to HMF. Basic and acid site favored lactic acid formation. Finally taking into account these results were supposed routes of reaction on the catalysts and modeled mathematically. The reaction parameters were determined by fitting the experimental data to mathematical models. The methodology used was parameter estimation for differential equations / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Fernando Alvarez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T01:43:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Scoca_DiegoLeonardoSilva_M.pdf: 4961271 bytes, checksum: 2f6307ff4adda022c6df4b03d2014fdd (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho foi investigada a influência do ambiente químico na fotoluminescência de filmes finos de Oxi-nitreto de titânio dopados com érbio (TiNxOy : Er). Os filmes finos foram crescidos utilizando a técnica de Deposição por Feixe de Íons (IBD ¿ Ion Beam Deposition) e, a fim de modificar o ambiente químico ao qual os íons de Er3+ estão submetidos para controlar as características da fotoluminescência dos íons de érbio, foi realizado tratamento térmico sequencial sob atmosfera de oxigênio, durante 30 minutos em cada uma das seguintes temperaturas: 250°C, 500°C, 750°C e 1000°C. A investigação do estado atômico e da concentração relativa de cada elemento presente nos filmes foi analisada através da técnica de XPS, para as amostras antes (AD) de passarem pelo tratamento térmico e após todos os tratamentos serem realizados (TA). A estrutura cristalina dos filmes foi investigada por Difração de Raio-X à Baixo Ângulo (1°) antes (AD) e após (TA) o tratamento térmico, enquanto que, através de espectroscopia Raman, foi acompanhada cada etapa (temperatura) do tratamento térmico, possibilitando a identificação de duas fases distintas do TiO2, onde a 750°C foram detectados modos vibracionais referentes a fase anatásio e, a 1000°C, modos vibracionais relacionados a fase rutilo. Os resultados de XRD à Baixo Ângulo após o tratamento térmico corroboram com os resultados obtidos por espectroscopia Raman a mesma temperatura. As propriedades de fotoluminescência (PL) dos filmes estudados também foram investigadas em cada etapa do tratamento térmico, evidenciando a influência deste tratamento na fotoluminescência dos filmes. Vale ressaltar a influência do nitrogênio inicial, que por estar em diferentes concentrações em cada amostra, favoreceu diferentes ambientes químicos em função do tratamento térmico, que modificou notadamente as características de fotoluminescência das amostras. Também foi possível notar a influência das fases cristalinas do TiO2 na PL dos filmes, pois esta apresentou uma emissão estreita em ~ 550nm para os filmes estudados quando estes se cristalizaram na fase anatásio, comportamento inexistente quando os filmes se recristalizaram na fase rutilo do TiO2. Medidas de PL em função da temperatura também foram realizadas, de forma que o quenching das emissões na região verde do espectro eletromagnético pôde ser observado, fornecendo uma estimativa para a diferença entre os níveis 2H11/2 e 4S3/2 dê ~ 93 meV (750 cm-1), concordando bem com a separação teórica calculada entre esses níveis. Portanto, neste trabalho foram observadas cinco emissões dos íons trivalente de vi érbio, com comprimentos de onda ~525nm, ~ 550nm, ~ 680nm, ~ 980nm e ~ 1540nm referentes as respectivas transições 2H11/2 -> 4 I15/2, 4S3/2 -> 4 I15/2, 4F9/2 -> 4 I15/2, 4I11/2 -> 4 I15/2 e 4I13/2 -> 4 I15/2, sendo que a característica das emissões no visível foram controladas a partir da concentração inicial de nitrogênio e da temperatura do tratamento térmico / Abstract: In this work was investigated the influence of chemical environment on photoluminescence of Erbium doped Titanium Oxi-Nitride thin films (TiNxOy : Er). The thin films were grown by Ion Beam Deposition technique and, in order to study the influence of the chemical environment which Er3+ ions are subjected, was performed a sequential thermal annealing in an oxygen atmosphere, during 30 minutes in each of the following temperatures: 250°C, 500°C, 750°C e 1000°C. The investigation of binding state and the relative concentration of each element in the films was analyzed by XPS technique for samples &quot;as deposited¿ (AD) and after the ¿thermal annealing¿ (TA). The crystalline structure of the films was investigated by X-Ray Diffraction at Small Angle before (AD) and after thermal annealing (TA), while using Raman spectroscopy, each step of the thermal annealing was monitored. With this procedure was possible to identify two distinct phases of TiO2, with vibrational modes emerging at the annealing temperature of 750°C referring to anatásio phase and, annealing temperature of 1000°C associated with rutile. The results of XRD at Small Angle after thermal annealing corroborate the Raman spectra obtained at the same temperature. The properties of photoluminescence (PL) of the studied films were investigated in each stage of thermal annealing, showing the influence of this treatment on photoluminescence of the films. It is worth mentioning the influence of initial nitrogen that, being in different concentrations in each sample, favored different chemical environments after the annealing procedure, which markedly changed the characteristics of photoluminescence of the samples. It was also noted the influence of the crystalline phases of TiO2 in the PL of the films, by displaying a narrow emission at ~ 550nm when the thin film crystallized into anatásio phase, behavior absent when the recrystallization of the films took place in the rutile phase TiO2. PL measurements as a function of temperature also were performed, so the quenching of emission in the green region of electromagnetic spectrum can be observed. These experiments provide an estimate of the difference between the levels 2H11=2 and 4S3/2 of ~ 93 meV (750 cm-1), results that agree fairly well with the calculated theoretical separation between these levels. Therefore, in this work were observed five emissions of trivalent erbium ions, with wavelenghts ~ 525nm, ~ 550nm, ~ 680nm, ~ 980nm and ~ 1540nm regarding their transitions 2H11/2 -> 4 I15/2, 4S3/2 -> 4 I15/2, 4F9/2 -> 4 I15/2, 4I11/2 -> 4 I15/2 e 4I13/2 -> 4 I15/2, with characteristic of the visible emissions were monitored from the initial concentration of nitrogen and the annealing temperature / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-19T01:50:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Boery_MirellaNagibdeOliveira_M.pdf: 2280722 bytes, checksum: de44802a3f6daef5829060dbc3396bce (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Este estudo acerca da obtenção controlada das nanopartículas e das fases cristalinas do dióxido de titânio investiga os parâmetros de deposição: fluxo de hidrogênio e oxigênio e, consequentemente, a razão dos gases H2/O2 na deposição pelo método aerossol em chamas. O objetivo é verificar a influência desses parâmetros no tamanho do cristalito, das nanopartículas e nas proporções das fases cristalinas (anatásio e rutilo) do dióxido de titânio (TiO2). Nas amostras caracterizadas são utilizadas as técnicas de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Atualmente o semicondutor TiO2 é um material muito utilizado na fotocatálise heterogênea, por isso muitos pesquisadores tentam otimizar as suas características a fim de obter um máximo de atividade fotocatalítica desse nanomaterial. Através do método aerossol em chamas, nanopartículas de TiO2 foram produzidas pela hidrólise e oxidação do tetracloreto de titânio (TiCl4), com a razão H2/O2 variando entre 0,17 e 3,00, possibilitando estabelecer as condições ideais para se produzir anatásio ou rutilo como única fase, ou a associação de anatásio mais rutilo. Observou-se que a razão H2/O2 possui uma relação direta com as fases cristalinas do dióxido de titânio e com o crescimento dos cristalitos das nanopartículas de TiO2, sendo possível neste trabalho produzir nanopartículas de TiO2 com fase cristalina e tamanho das nanopartículas controladas sem tratamento térmico. Após o tratamento térmico os cristalitos de TiO2 não tiveram grande aumento, mas como esperado, a fase cristalina predominou o rutilo / Abstract: This study aimed to investigated the deposition parameters: flow of hydrogen and oxygen, and consequently the ratio of gases H2/O2 on deposition by flame aerosol method in order to check the influence of these parameters on the crystallite size, and proportions of nanoparticles crystalline phases (anatase and rutile) of titanium dioxide (TiO2), and the samples were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). Nowadays semiconductor TiO2 is a material widely used in photocatalysis, because of this, many researchers try to optimize their characteristics in order to achieve maximum photocatalytic activity of this nanomaterial. Through the flame aerosol method, nanoparticles of TiO2 were produced by hydrolysis and oxidation of titanium tetrachloride (TiCl4), with reason H2/O2 ranging between 0.17 and 3.00, making it possible to establish the ideal conditions to produce pure anatase , pure rutile or association of anatase more rutile. It was observed that the reason H2/O2 has a direct relationship with the crystalline phases of titanium dioxide and the growth of crystallites of TiO2 nanoparticles, it was possible to produce nanoparticles of TiO2 with controlled crystalline phase and size of nanoparticles without heat treatment. After heat treatment, the crystallites of TiO2 have no significant increase, but as expected, the rutile crystalline phase predominated / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica