Nanocomposites for SERS : synthesis, optical and analytical studies

Esta tese descreve diversas estratégias preparativas assim como estudos de caracterização de nanocompósitos e outras nanoestruturas, para a análise em espectroscopia de Raman com intensificação por superfície (SERS). Em particular foi estudada a incorporação de nanopartículas (NPs) metálicas de Ag e Au em matrizes poliméricas visando avaliar o potencial destes materiais como novos substratos para SERS na deteção de moléculas. O primeiro capítulo consiste numa revisão bibliográfica, onde é destacado o desenvolvimento de novos substratos para SERS utilizando nomeadamente nanopartículas de Ag, Au e Cu. Numa primeira fase, esta secção apresenta uma breve descrição sobre as propriedades plasmónicas dos metais utilizados e alguns conceitos básicos de espectroscopia de difusão de Raman. Posteriormente, descreve-se em mais detalhe o efeito de SERS, revendo-se sobretudo a química de materiais descrita em trabalhos recentes tendo em conta a sua utilização como novas plataformas para análise química por SERS. O capítulo 2 descreve a síntese e caracterização de nanocompósitos de poli(acrilato de butilo) obtidos através de polimerização in situ por miniemulsão na presença de nanopartículas de Ag. Os nanocompósitos Ag/PtBA foram investigados como novos substratos de SERS visando o desenvolvimento de novas plataformas versáteis para deteção molecular. Estudos como o efeito da temperatura, pH e pressão foram investigados, visando a compreensão do efeito da matriz polimérica na difusão/adsorção do analito (ácido tiossalicílico) na superfície metálica. No capítulo 3, os nanocompósitos de Ag/PtBA descritos anteriormente foram investigados detalhadamente como substratos para bio-deteção em SERS, usando a adenina como analito modelo. Os nanocompósitos foram submetidos a vários tratamentos pré-analíticos para a bio-deteção da adenina. Foram realizadas experiências nos sistemas Ag/PtBA de modo a obter informação sobre o efeito do pH na deteção deste analito em soluções aquosas diluídas. Os nanocompósitos poliméricos obtidos apresentam a vantagem de poderem ser processados utilizando tecnologia disponível. Pelo que o estudo das suas propriedades térmicas é especialmente relevante. Assim, a influência da incorporação de NPs inorgânicas na temperatura de transição vítrea (Tg) do polímero PtBA foi investigada por meio de calorimetria diferencial de varrimento (DSC) e os resultados são apresentados no capítulo 4. Estes estudos descrevem efeitos na Tg do PtBA quando analisado em nanocompósitos obtidos por diferentes métodos (métodos ex situ e in situ), contendo nanopartículas metálicas com diferentes distribuições de tamanho e presentes em quantidade variável na matriz polimérica. Estes estudos possibilitaram relacionar a influência das NPs metálicas na mobilidade das cadeias poliméricas com as propriedades térmicas observadas. O capítulo 5 descreve a preparação e caracterização de materiais compósitos de base polimérica (PtBA) e NPs de Au com morfologia de bastonetes (NRs). Estes materiais foram investigados como substratos para SERS tendo originado um bom sinal de SERS na análise de 2-2’-ditiodipiridina. Investigouse igualmente o efeito da variação da morfologia das NPs metálicas (esferas e bastonetes), a razão de aspecto (R.A.) dos bastonetes e o tipo de matriz polimérica (PtBA e PnBA) no sinal de SERS. No capítulo 6 é descrita a utilização da técnica de SERS como método alternativo para a monitorização de alterações morfológicas de coloides de NRs de Au. Os NRs de Au foram recolhidos em diferentes fases de oxidação promovida pela presença de K2S2O8 e a sua sensibilidade como substratos de SERS foi avaliada utilizando o anião dietilditiocarbamato (DTC) como analito modelo. Os estudos foram realizados utilizando as linhas de excitação a 1064 nm e 633 nm. Este estudo demonstrou que a sensibilidade dos NRs de Au como substratos de SERS diminui à medida que a sua R.A. diminui devido à competitividade do CTAB (estabilizante) e o DTC pela superfície dos NRs. É de salientar que este processo é acompanhado por um diferente comportamento em termos de adsorção dos dois tautómeros do DTC à superfície do metal. O capítulo 7 introduz um novo tipo de compósitos para SERS, utilizando matrizes biopoliméricas. Assim, descreve-se a preparação e caracterização de nanocompósitos de carragenano e NPs de Ag. Nesta secção é avaliada a utilização destes materiais como novos substratos para a análise em SERS, utilizando a 2-2’-ditiodipiridina como molécula modelo. Descrevem-se estudos pioneiros que procuram relacionar a dependência do sinal de SERS com a força do gel. Para tal, realizou-se um estudo sistemático aos nanobiocompósitos usados como substratos de SERS em diferentes condições analíticas e investigaram-se as suas propriedades reológicas. No capitulo 8 é descrita a investigação de nanocompósitos de Ag/Gelatina como substratos para SERS, utilizando o anião dietilditiocarbamato como analito modelo. Realizaram-se várias experiências para correlacionar a variação da força do gel com o aumento do sinal de SERS bem como a diferente adsorção dos dois tautómeros do DTC à superfície do metal. Ao longo desta dissertação são apresentados metodologias distintas para a preparação e obtenção de nanocompósitos com base em polímeros (sintéticos ou naturais) e NPs metálicas (Ag e Au). Esta investigação não só permitiu a síntese e estudo de novos substratos para SERS mas também a compreensão do efeito matriz/NPs metálicas no sinal de SERS e na formação de “hot spots”. Este trabalho contribui para o enriquecimento na área da Nanociência e Nanotecnologia demonstrando a eficácia e reprodutibilidade de nanocompósitos com base em polímeros como novos substratos para SERS. Embora as propriedades óticas apresentadas por estes materiais serem aqui direcionadas para a deteção molecular pela técnica de SERS, estes materiais podem ser investigados em outras área tecnológicas.

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Resumen basado en el que aporta la revista

Estudo da distribuição e quantificação dos linfócitos CD8 e CD20 nas lesões inflamatórias periapicais crônicas

A lesão inflamatória periapical é uma patologia bastante frequente, sendo na maioria dos casos, consequência da cárie dental. O objetivo deste trabalho foi quantificar as populações linfocitárias CD8+ e CD20+ em lesões inflamatórias periapicais crônicas. Foram utilizadas 90 lesões inflamatórias periapicais. Através da técnica de imunohistoquímica pelo método da estreptoavidina-biotina, utilizou-se os marcadores CD8 e CD20 para identificação dos linfócitos T citotóxicos/supressores e linfócitos B, respectivamente. A contagem das células foi feita em 3 campos microscópicos da lâmina, mantendo-se um aumento de 400 vezes. A média da contagem das células CD8+ foi de 7,72 células para os cistos inflamatórios, enquanto que nos grupos cisto abscedado e abscesso crônico foi 11,25 e 11,62, respectivamente, com diferença estatisticamente significante. A média da contagem das células CD20+ foi 12,19; 11,06 e 12,91 células nos cistos abscedados, cistos inflamatórios e abscessos crônicos, respectivamente, sem diferença estatisticamente significante. As lesões inflamatórias periapicais supuradas apresentaram número maior de linfócitos CD8+ do que as lesões não supuradas e; a presença de supuração e proliferação epitelial nas lesões não interferiu na quantidade de linfócitos CD20+ presentes.

Análise da expressão de receptores de fator de crescimento epidérmico (EGFR) em folículos pericoronários

Proposição: Avaliar a expressão de Receptores de Fator de Crescimento Epidérmico (EGFR) nos remanescentes do epitélio odontogênico em folículos pericoronários e em amostras de mucosa bucal normal e sua relação com a gênese de cistos e tumores odontogênicos. Materiais e Métodos: 20 folículos pericoronários de terceiros molares inferiores, completamente retidos, de pacientes com idade média de 18 anos e 16 amostras de mucosa bucal destes pacientes foram selecionadas e analisadas pelo método da imunohistoquímica com mAb anti-EGFR. Nos folículos pericoronários, os campos que apresentaram remanescentes do epitélio odontogênico em forma de ilhas ou epitélio reduzido do órgão do esmalte foram capturados e analisados qualitativamente quanto à distribuição da localização do receptor e, comparados à mucosa bucal normal. Foram utilizados, para comparação, os testes não paramétricos de Friedman e Kruskal- Wallis (p<0,05). Resultados: As mucosas bucais apresentaram 100% de marcação de membrana e citoplasma nas camadas proliferativas. Nos folículos pericoronários, os campos de epitélio reduzido do órgão do esmalte apresentaram 63,3% de marcação concomitante de membrana e citoplasma e 36,7% de marcação citoplasmática. Nas ilhas dos remanescentes epiteliais da odontogênese a distribuição se deu 52% na porção citoplasmática das células, 47,3% na membrana e citoplasma e 0,7% das ilhas apresentaram marcação de membrana. Conclusões: A expressão de EGFR, observada na membrana e no citoplasma das células epiteliais das camadas proliferativas de todas as mucosas bucais normais, pode ser considerada como padrão fisiológico. Todas as células remanescentes epiteliais da odontogênese apresentaram imunoreatividade para o mAb anti-EGFR, havendo variações na expressão do EGFR, podendo estas diferenças estar relacionadas ao desenvolvimento de cistos e tumores odontogênicos. A distribuição da localização celular da expressão do EGFR é importante na análise da imunoreação; pois, representam diferentes estados de responsividade celular.

Aborto bovino por Neospora caninum: fatores associados ao resultado positivo da imunoistoquímica

Um total de 237 fetos bovinos abortados foram enviados ao Setor de Patologia Veterinária da Universidade Federal do Rio Grande do Sul entre junho de 1999 e maio de 2004. Tecidos destes fetos foram analisados através da histologia e imunoistoquímica (IHQ) anti-Neospora caninum. Destes, 72 apresentaram lesões histológicas sugestivas de infecção por protozoário, caraterizadas pela presença de miosite não-supurativa, miocardite não-supurativa, pneumonia intersticial mononuclear associada a focos de necrose e encefalite necrosante não-supurativa multifocal. O cérebro apresentava consistência líquida ou semi-líquida em 61,1% dos fetos, dificultando a obtenção de tecido para a análise histológica e IHQ. A IHQ revelou a presença de taquizoítos e raros cistos de N. caninum no cérebro de 33/47 (70,2%) dos fetos que apresentam lesões histológicas sugestivas de infecção por protozoário. No modelo final da análise multivariada, três variáveis estiveram associadas significativamente com resultado positivo na IHQ nos fetos abortados: consistência do cérebro (P=0,031), lesão no cérebro (P=0,028) e idade (P=0,189). As chances de um resultado positivo na IHQ de N. caninum foram 4,35 vezes maiores (OR=4,35; 95% CI:1,1320-2,8116) quando o feto apresentava cérebro com consistência considerada normal e 4,94 vezes maiores (OR=4,94; 95%CI: 0,1646-3,0313) na presença de lesão sugestiva de infecção por protozoário caracterizada por encefalite de intensidade variada. A probabilidade de resultado positivo na IHQ foi inversamente proporcional à idade fetal, cada mês adicional de gestação diminuíram as chances de um feto apresentar resultado positivo na imunoistoquímica por 0,41 (OR=0,41, 95%CI: 1,5982- 0,1436).

Ocorrência e detecção de Cryptosporidium sp e Giardia sp em águas brutas de abastecimento de formadores do Lago Guaíba

A giardíase e a criptosporidiose estão entre as enfermidades de veiculação hídrica originadas por protozoários que têm ganhado maior notoriedade nas últimas décadas. Os microrganismos causadores dessas doenças têm-se tornado um desafio para as empresas de abastecimento de água. Este trabalho teve como objetivo verificar a ocorrência dos protozoários Cryptosporidium sp e Giardia sp nas águas brutas de quatro afluentes do Lago Guaíba: Rios Taquari, Caí, dos Sinos e Gravataí. Juntos, abastecem uma população de dezenas de municípios da Região Metropolitana de Porto Alegre. Foram feitas amostragens mensais, durante doze meses, em cada afluente. Foi empregado o método de filtração em membrana para pré-concentração, centrifugação para concentração, separação imunomagnética para purificação e comparados três métodos de detecção para ambos os microrganismos: DAPI (4’,6-diamidino-2-fenilindol), Safranina e Kinyoun para Cryptosporidium e DAPI, Iodo Lugol e Iodo Tricrômico para Giardia. A avaliação microscópica e contagem de (oo)cistos foram feitas utilizando-se microscopia de imunofluorescência e contraste de fase para o DAPI e microscopia óptica para as demais colorações. Obtiveram-se os seguintes resultados: para os Rios Taquari, Caí, dos Sinos e Gravataí, respectivamente: 75, 42, 33 e 25% das amostras foram positivas para Cryptosporidium e 92, 83, 67 e 50% para Giardia. As concentrações médias de Giardia foram superiores às de Cryptosporidium em todos os quatro afluentes. Os valores médios observados foram: 80 oocistos e 176 cistos/100L no Taquari; 47 oocistos e 66 cistos/100L no Caí; 19 oocistos e 53 cistos/100L no Sinos; 16 oocistos e 92 cistos/100L no Gravataí. Estes podem estar subestimados devido à baixa recuperação dos métodos analíticos existentes e empregados. As densidades encontradas indicam que os protozoários estão disseminados nas águas superficiais dos formadores do Lago Guaíba.

Síntese e caracterização de nanopartículas FeOx/Au/Ag em multicamada núcleo-concha

Nesta dissertação, apresenta-se o trabalho realizado no decorrer do segundo ano do Mestrado em Bioquímica Aplicada. Prepararam-se nanopartículas metálicas através da redução química de sais metálicos em solução. Obtiveram-se soluções coloidais monometálicas de Au, Ag e FeOx e bimetálicas de Au/Ag, Ag/Au, FeOx/Au e FeOx/Ag seguindo ou adaptando métodos publicados na literatura. Numa primeira fase foram sintetizadas nanopartículas monometálicas de prata e ouro utilizando-se β-D-glucose, borohidreto de sódio e β-ciclodextrina como agente redutor dos iões metálicos. Seguidamente, por co-redução de uma mistura de iões prepararam-se ligas de nanopartículas de prata e ouro e por redução sucessiva de Ag e Au sintetizaram-se nanopartículas com uma estrutura núcleo-concha. As nanopartículas de FeOx foram preparadas por co-precipitação de Fe (III) e Fe (II). O revestimento com ouro foi conseguido através da redução com citrato de sódio e para a deposição de prata utilizou-se o ácido ascórbico. As soluções coloidais preparadas foram caracterizadas através de estudos de espetroscopia do UV-vis, tendo sido registados os máximos de absorvância característicos do ouro e da prata e os desvios esperados para o caso das nanopartículas núcleo-concha. As análises por dispersão dinâmica de luz permitiram auferir o tamanho das nanopartículas, eventual aglomeração e, portanto, permitiram a apreciação da estabilidade dos coloides. Com o intuito de confirmar a formação de estruturas em camada núcleo-concha foi feita a caracterização das amostras por microscopia eletrónica de transmissão e espetroscopia de raios-X de energia dispersiva. Alguns dos espetros obtidos confirmam o sucesso na preparação de uma estrutura em multicamada. Finalmente, demonstrou-se a biocompatibilidade de algumas amostras preparadas através da realização de estudos de citotoxicidade na linha celular fibroblástica NIH 3T3.

Estudo da frequência e perfil epidêmico-sorológico da toxoplasmose ocular em pacientes atendidos no ambulatório de oftalmologia do hospital universitário onofre lopes no município de Natal, Rio Grande do Norte

Toxoplasmosis, provoked by the intracellular parasite Toxoplasma gondii, is one of the most prevalent parasitoses in the world. In humans, transmission occurs by three evolutionary forms of the parasite: oocysts, tissue cysts and tachyzoites. Wild and domestic felines are definitive hosts. The ocular form of toxoplasmosis can be of congenital origin with early or late clinical manifestations, or acquired after birth. T. gondii is considered the main culprit for most cases of infectious uveitis. This study aimed at assessing ocular toxoplasmosis, relating it to factors associated to the patient s lifestyle and describing the epidemic-serological and clinical profile of affected individuals. A cross-sectional study was conducted with a population of 159 patients. Univariate analysis (odds ratio) was used to evaluate the data, with a confidence interval of 95% and p-value < 0.05. A prevalence of 4% of ocular toxoplasmosis was observed in the population of patients treated at an ophthalmological clinic. Of patients directly examined by immunoenzymatic assay (MEIA-AxSYM®- Microparticle Enzyme Immune Assay), considering only uveitis, a frequency of anti-T. gondii of 73%, most of whom exhibited titulation between 40-99 UI IgG/mL. With respect to location of ocular lesions, bilaterality was observed in 57% of patients assessed by the ophthalmoscopy technique. When compared with the results of an active search of medical records, a similarity in ocular toxoplasmosis (74%) and bilateral lesion location (55%) was observed. Type I lesion was the most frequent type observed, with intraocular disposition in the macula. An epidemiological survey revealed that direct contact with cats; consuming raw or poorly cooked meat and direct contact with the soil were significantly associated with greater likelihood of acquiring ocular toxoplasmosis. Sample characterization in relation to age range was significant for patients between 31 and 40 years [χ², chi-square test (p = 0.04)], but population traits such as schooling, sanitary district, and monthly income were not significant. Results confirm that ocular toxoplasmosis is widely distributed in the metropolitan area of Natal, Brazil, with significant prevalence of ocular lesions provoked by T.gondii. It is suggested that sanitary authorities exert greater control in order to minimize the risk of toxoplasmic infection, mainly in pregnant women.

Histopatologia de fígado, rim e baço de piaractus mesopotamicus, prochilodus lineatus e pseudoplatystoma fasciatum parasitados por myxosporídios, capturados no Rio Aquidauana, Mato Grosso do Sul, Brasil

Este estudo descreveu a histopatologia de rim, baço e fígado de Piaractus mesopotamicus, Prochilodus lineatus e Pseudoplatystoma fasciatum, parasitados por mixosporídios, capturados no Rio Aquidauana, MS. Após necropsia, amostras do fígado, rim cefálico e baço foram colhidas, fixadas em formalina a 10 % tamponada e processadas de acordo com a rotina histológica. Os cortes foram feitos à espessura de 5 μm e corados com hematoxilina-eosina. Foram encontrados Myxobolus porofilus em P. lineatus, M. colossomatis em P. mesopotamicus e Myxobolus spp. nas três espécies de hospedeiros. Cistos de mixosporídios no exame histopatológico foram vistos no fígado e baço de P. mesopotamicus. Mais de 50% das amostras de fígado de P mesopotamicus e P lineatus apresentou hepatodistrofia difusa. Mais de 80 % das amostras de fígado de P. fasciatum apresentou formações hialinas concêntricas e esteatose em 50% das amostras. em 95,23 % das amostras de rins de P. mesopotamicus, foram observadas alterações teciduais, e em mais de 60 % dos casos nefrodistrofia difusa moderada e congestão de sinusóides glomerulares. Alterações teciduais nas amostras de rins de P. lineatus foram observadas em menos de 20 % da amostra. No baço dos peixes ora examinados não foram encontradas lesões dignas de relato.

Evaluation of the possible role of ants (Hymenoptera: Formicidae) as mechanical vectors of nematodes and protists

Os Nematoda e Protista podem ser transmitidos ao homem de diversas maneiras, mas pouca ênfase é dada para a transmissão mecânica por intermédio de formigas. Assim, esse trabalho procurou investigar a transmissão mecânica de ovos de Ascaris lumbricoides e cistos de Entamoeba coli pelos Formicidae. Através de experimentos com espécies mantidas em ninhos no laboratório (Tapinoma melanocephalum, Linepithema humile e Monomorium pharaonis) e com 17 espécies de formigas de uma área antropizada na região de Mogi as Cruzes (SP), foi possível constar que os ovos A. lumbricoides foram transportados por L. humile, tanto no campo (1 operária) como no laboratório (1 operária), por Camponotus rufipes (2), por Solenopsis saevissima (1) e por Acromyrmrex niger (1). em três operárias de C. rufipes foram encontrados cistos de E. coli. Apesar da baixa incidência de transporte, as três primeiras espécies pelo fato de viverem muito próximas ao ser humano, podem levar para dentro do ambiente domiciliar patógenos de Nematoda e Protista.

Description and prevalence of Thynnascaris sp. larvae Dollfus, 1933 (Nematoda: Anisakidae) in Plagioscion squamosissimus Heckel, 1840 from Volta Grande Reservoir, State of Minas Gerais, Brazil

O presente trabalho teve por objetivo o estudo da helmintofauna da corvina de água doce Plagioscion squamosissimus, do reservatório de Volta Grande, MG, Brasil. Foram colhidos 68 peixes com comprimento médio de 25,2 cm e peso médio de 180,9 g, com rede de espera, bimestralmente no período de dezembro de 1995 a dezembro de 1996. Os parasitos foram cuidadosamente retirados de seus cistos que estavam aderidos ao mesentério intestinal. Os espécimes foram fixados em AFA a 65°C e conservados em álcool 70°GL contendo 5% de glicerina. Após diafanização com ácido acético ou lactofenol de Amann, 21 nematóides foram desenhados em câmara clara. As larvas foram identificadas como Thynnascaris sp. (Nematoda: Anisakidae). Das 68 corvinas examinadas, 30 estavam infectadas por esses parasitos com uma prevalência de 44,1%. O número médio de parasitos por hospedeiro foi de 0 a 13,8 e a intensidade média, de 0 a 16. A análise estatística, de acordo com o Teste Exato de Fisher, mostrou que a sazonalidade foi dependente da pluviosidade e temperatura do ar.

Doença renal medular cística em uma cadela Yorkshire Terrier: relato de caso

Uma cadela da raça Yorkshire Terrier apresentou hematêmese, distensão abdominal, poliúria e polidipsia. Após o exame clínico do paciente, estabeleceu-se a suspeita clínica de nefropatia. Os resultados dos exames laboratoriais revelaram anemia normocítica normocrômica e concentrações séricas de uréia (306mg/dl) e de creatinina (3,6mg/dl) acima dos valores de referência. Ao ultra-som bidimensional observaram-se áreas císticas hipoecóicas e anecóicas, padrão renal hipercogênico e perda da relação corticomedular. À necropsia, a região medular apresentou grande quantidade de cistos pequenos em meio a tecido conjuntivo fibroso. A lesão tubulointersticial cortical foi a responsável pela insuficiência renal resultante. Firmou-se diagnóstico de nefrite tubulointersticial.

Morphometry and morphology of nucleus of the Sertoli and interstitial cells of the tambaqui Colossoma macropomum (Cuvier, 1881) (Pisces: Characidae) during the reproductive cycle

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Histopathology of gills of Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887) and Prochilodus lineatus (Valenciennes, 1836) infested by monogenean and myxosporea, caugth in Aquidauana River, State of Mato Grosso do Sul, Brazil

Realizou-se análise histológica de brânquias de 15 espécimes de Piaractus mesopotamicus e 19 Prochilodus lineatus coletados de abril a novembro de 2004, no Rio Aquidauana, MS, com intuito de contribuir com achados anatomopatológicos em brânquias dessas espécies de peixes de água doce. Amostras de brânquias foram fixadas em formalina 10%, tamponadas e processadas conforme rotina histológica. em P. mesopotamicus observou-se presença de monogênea e cistos de mixosporídio da espécie Henneguya piaractus, com localização intralamelar em vários estágios de desenvolvimento, localizados em todas as regiões (basal, mediana ou distal) das lamelas. Cistos intraepiteliais causaram dilatação e deformação das lamelas vizinhas. em brânquias de P. lineatus, observou-se presença de monogênea. Nas duas espécies de hospedeiro foram registradas hiperplasia do epitélio branquial e desorganização estrutural das lamelas em extensas regiões, alterações que causaram a fusão lamelar. em poucos casos registrou-se presença de células inflamatórias mononucleares e focos hemorrágicos na região distal das lamelas.

Classic and molecular study of Giardia duodenalis in children from a daycare center in the region of Presidente Prudente, São Paulo, Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)