Materiais termocrómicos de filme fino

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia de Materiais

Viral etiology of acute respiratory infections among children in Porto Alegre, RS, Brazil

Although acute respiratory infections (ARIs) are a major cause of child morbidity and mortality in Southern Brazil, little information is available on their seasonality and viral etiology. This study was conducted on children under 5 years of age with ARI to assess viral etiology in the State of Rio Grande do Sul, from 1990 to 1992. A total of 862 nasopharyngeal secretion (NPS) samples were tested using indirect immunofluorescence. The results showed that 316 (36.6%) NPS samples were positive: 26.2% for RSV, 6% for adenovirus, 1.7% for influenzaviruses, 1.5% for parainfluenzaviruses, and 1.2% for mixed infection. The mean viral prevalence rates in out-patient services, emergency wards, and in-patient hospital wards were 26.7%, 53% and 42.3%, respectively. Respiratory syncytial virus (RSV) and adenovirus accounted for 91.4 % of the viral diagnoses. RSV was more frequent in children under one year of age at the three levels of health care and was prevalent in infants under six months. Adenovirus was the most prevalent pathogen in hospitalized children, in 1992. Influenza A virus showed an increased prevalence with age among out-patient children. This study shows the annual occurence of viral respiratory infections in the coldest months, with a significant annual variation in the frequency of RSV infection.

Carbon dots: nanopartículas de carbono fluorescentes para marcação e visualização de células

A imagiologia por fluorescência é uma técnica extremamente útil em investigação biomédica. Actualmente existe uma vasta gama de fluoróforos disponíveis para marcação por fluorescência. Contudo estes marcadores possuem limitações que condicionam a sua aplicação em sistemas biológicos. As nanopartículas de carbono fluorescentes (CNPs) constituem uma recente classe de marcadores fluorescentes com elevada biocompatibilidade. O objectivo deste trabalho consistiu em produzir de CNPs através de métodos simples, a sua caracterização e aplicação como marcadores celulares para visualização de células em microscopia de fluorescência. Inicialmente foram produzidas nanopartículas (NPs) seguindo métodos mencionados na literatura. Seguidamente foram produzidas CNPs a partir de PAA, por via hidrotérmica, e a partir da carbonização de grãos de cortiça para as quais foi feito um estudo do efeito da variável temperatura de carbonização. Das amostras produzidas, nove foram devidamente estudadas. A espectroscopia de absorção no UV-Vis revelou perfis de absorção característicos para este tipo de NPs. A emissão de fluorescência das CNPs caracterizadada por espectroscopia de fluorescência evidenciou comportamentos emissivos típicos destas NPs tais como dependência do máximo de emissão com o comprimento de onda de excitação. A intensidade da fluorescência das CNPs sintetizadas por via hidrotérmica é, em geral, maior com rendimentos quânticos de fluorescência a variar entre 4 e 11%. Os rendimentos quânticos das CNPs produzidas por carbonização variam entre 2 e 5%. As imagens de microscopia electrónica demonstram que as CNPs possuíam formas esféricas. Os tamanhos determinados por SEM, TEM e DLS revelaram que as dimensões das NPs caem entre os 2 e 150nm. Por DRX constatou-se que as CNPs possuem uma estrutura atómica desorganizada. A análise FTIR mostrou que as amostras de CNPs produzidas a partir de macromoléculas pelo método hidrotérmico possuíam uma grande quantidade de precursor não degradado. Para as restantes CNPs foi verificada a presença de grupos funcionais polares que lhes conferem solubilidade em meio aquoso. Com 1H-RMN verificou-se uma diminuição de grupos alifáticos e aumento de grupos aromáticos nas CNPs de cortiça carbonizada, com o aumento da temperatura de carbonização. O potencial ζ da amostra obtida com maior temperatura de carbonização foi -25,7mV. Nos estudos in vitro realizados apenas as NPs produzidas a partir de ácido cítrico e etilenodiamina por via hidrotérmica marcaram eficazmente as linhas celulares de osteoblastos e de fibroblastos. A eficiência da marcação aparenta ser dependente do tempo de incubação com CNPs.

Desenvolvimento de um papel de filtro de baixo custo para tratamento de água

É sabido que devido à escassez de água potável, nomeadamente em países sub-desenvolvidos, morrem milhares de pessoas por ano, com a procura de fontes de água alternativas, que por sua vez se encontram contaminadas com microrganismos patogénicos; a este facto também se salienta a possibilidade de ocorrência de catástrofes naturais, tornando-se necessário o desenvolvimento de sistemas de desinfecção prácticos, de baixo custo e eficientes. O trabalho experimental desenvolvido focou-se nestas realidades, tendo por objectivo principal o desenvolvimento de um papel bactericida, em particular, um papel de baixo custo como é o caso do papel de filtro de café, para aplicação em desinfecção de água. Este papel foi funcionalizado com nanopartículas sintetizadas de prata, óxido de zinco e com ambas, assim como com nanopartículas comerciais, cuja caracterização foi feita por Microscopia Electrónica de Varrimento (SEM, Scanning Electron Microscopy), Energia Dispersiva de Raios-X (EDS, Energy-dispersive X-ray Spectroscopy), Espectroscopia de Ultravioleta-Visível (UV-VIS Uv-Visible Spectroscopy), Difracção de Raios-X (DRX, X-Rays Diffraction), Análise Termogravimétrica (TA, Thermal Analysis), e Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC, Differencial Scanning Calorimetry) e a actividade anti-bacteriana dos papéis foi avaliada através de Testes de Sensibilidade aos Antibióticos, pelo Método de Kirby-Bauer, contra as bactérias S.a.ATCC25923 e E.coli ATCC25922. No decorrer das sínteses variaram-se alguns parâmetros consoante o tipo de nanopartícula, para as np´s de prata variou-se essencialmente a metodologia de síntese e o tipo de redutor, para as np´s de óxido de zinco, dado ser um composto fotossensível, submeteu-se o papel á luz ultravioleta, o que, por outro lado também esterelizava o papel, e para ter uma comparação, esterelizou-se também o papel pela autoclave, constatando-se, pelas técnicas de caracterização, nomeadamente DRX, que os papeis não continham nanopartículas de óxido de zinco mas sim de acetato de zinco. Surpreendentemente, nos papéis autoclavados já se detectou a presença de óxido de zinco. Com os papéis que evidenciararam maior actividade anti-bacteriana realizaram-se filtrações de membrana com amostras de água contaminada e a determinação da concentração de metal no filtrado foi realizada pela técnica de Espectroscopia de Absorção Atómica de Chama (Flame Atomic Absorption Spectroscopy) conseguindo-se uma taxa de redução bacteriana de practicamente 100% para E.coli NCTC 9001 e E.f NCTC775 com os papéis contendo acetato de zinco numa concentração de 50 mM e np´sAg e acetato de zinco, numa concentração de 10 mM. De forma a validar o trabalho desenvolvido a parte final consistiu em testar os filtros com melhores propriedades em águas contaminadas, tendo esse trabalho sido feito no Laboratório de Água de Consumo dos Serviços Municipalizados de Água e Saneamento de Almada.

Field-effect transistors based on Zinc oxide nanoparticles

This work reports the development of field-effect transistors (FETs), whose channel is based on zinc oxide (ZnO) nanoparticles (NPs). Using screen-printing as the primary deposition technique, different inks were developed, where the semiconducting ink is based on a ZnO NPs dispersion in ethyl cellulose (EC). These inks were used to print electrolyte-gated transistors (EGTs) in a staggered-top gate structure on glass substrates, using a lithium-based polymeric electrolyte. In another approach, FETs with a staggered-bottom gate structure on paper were developed using a sol-gel method to functionalize the paper’s surface with ZnO NPs, using zinc acetate dihydrate (ZnC4H6O4·2H2O) and sodium hydroxide (NaOH) as precursors. In this case, the paper itself was used as dielectric. The various layers of the two devices were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric and differential scanning calorimetric analyses (TG-DSC). Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was used in order to evaluate the electric double-layer (EDL) formation, in the case of the EGTs. The ZnO NPs EGTs present electrical modulation for annealing temperatures equal or superior to 300 ºC and in terms of electrical properties they showed On/Off ratios in the order of 103, saturation mobilities (μSat) of 1.49x10-1 cm2(Vs)-1 and transconductance (gm) of 10-5 S. On the other hand, the ZnO NPs FETs on paper exhibited On/Off ratios in the order of 102, μSat of 4.83x10- 3 cm2(Vs)-1and gm around 10-8 S.

Evolution of the surface plasmon resonance of Au:TiO2 nanocomposite thin films with annealing temperature

This paper reports on the changes in the structural and morphological features occurring in a particular type of nanocomposite thin-film system, composed of Au nanoparticles (NPs) dispersed in a host TiO2 dielectric matrix. The structural and morphological changes, promoted by in-vacuum annealing experiments of the as-deposited thin films at different temperatures (ranging from 200 to 800 C), resulted in a well-known localized surface plasmon resonance (LSPR) phenomenon, which gave rise to a set of different optical responses that can be tailored for a wide number of applications, including those for optical-based sensors. The results show that the annealing experiments enabled a gradual increase of the mean grain size of the Au NPs (from 2 to 23 nm), and changes in their distributions and separations within the dielectric matrix. For higher annealing temperatures of the as-deposited films, a broad size distribution of Au NPs was found (sizes up to 100 nm). The structural conditions necessary to produce LSPR activity were found to occur for annealing experiments above 300 C, which corresponded to the crystallization of the gold NPs, with an average size strongly dependent on the annealing temperature itself. The main factor for the promotion of LSPR was the growth of gold NPs and their redistribution throughout the host matrix. On the other hand, the host matrix started to crystallize at an annealing temperature of about 500 C, which is an important parameter to explain the shift of the LSPR peak position to longer wavelengths, i.e. a red-shift.

Surface plasmon resonance-coupled photoluminescence and resistive switching behavior of pulsed laser-deposited Ag:SiC nanocermet thin films

In this study, Ag:SiC nanocermets were prepared via rapid thermal annealing (RTA) of pulsed laser-deposited SiC/Ag/SiC trilayers grown on Si substrate. Atomic force microscope images show that silver nanoparticles (Ag NPs) are formed after RTA, and the size of NPs increases with increasing Ag deposition time (t Ag). Sharp dip observed in the reflectance spectra confirmed the existence of Ag surface plasmons (SPs). The infrared transmission spectra showed an intense and broad absorption band around 780–800 cm−1 that can be assigned to Si-C stretching vibration mode. Influence of t Ag on the spectral characteristics of SP-enhanced photoluminescence (PL) and electrical properties of silicon carbide (SiC) films has been investigated. The maximum PL enhancement by 5.5 times for Ag:SiC nanocermets is achieved when t Ag ≈ 50 s. This enhancement is due to the strong resonant coupling between SiC and the SP oscillations of the Ag NPs. Presence of Ag NPs in SiC also induces a forming-free resistive switching with switching ratio of 2 × 10−2. The analysis of I–V curves demonstrates that the trap-controlled space-charge-limited conduction with filamentary model is the governing mechanism for the resistive switching in nanocerment thin films.

Effect of surface plasmon resonance in TiO2/Au thin films on the fluorescence of self-assembled CdTe QDs structure

The exceptional properties of localised surface plasmons (LSPs), such as local field enhancement and confinement effects, resonant behavior, make them ideal candidates to control the emission of luminescent nanoparticles. In the present work, we investigated the LSP effect on the steady-state and time-resolved emission properties of quantum dots (QDs) by organizing the dots into self-assembled dendrite structures deposited on plasmonic nanostructures. Self-assembled structures consisting of water-soluble CdTe mono-size QDs, were developed on the surface of co-sputtered TiO2 thin films doped with Au nanoparticles (NPs) annealed at different temperatures. Their steady-state fluorescence properties were probed by scanning the spatially resolved emission spectra and the energy transfer processes were investigated by the fluorescence lifetime imaging (FLIM) microscopy. Our results indicate that a resonant coupling between excitons confined in QDs and LSPs in Au NPs located beneath the self-assembled structure indeed takes place and results in (i) a shift of the ground state luminescence towards higher energies and onset of emission from excited states in QDs, and (ii) a decrease of the ground state exciton lifetime (fluorescence quenching).

Controlled aggregation of gold nanoparticles in a di-ureasilmatrix. Optical and micro indentation investigation

Nanocomposite materials with an organic-inorganic urea-silicate (di-ureasil) based matrix containing gold nanoparticles (NPs) were synthesized and characterized by optical (UV/Vis) spectroscopy and indentation measurement. The urea silicate gels were obtained by reaction between silicon alkoxyde modified by isocyanate group and polyethylene glycol oligomer with amine terminal groups in presence of catalyst. The latter ensures the successful incorporation of citrate-stabilized gold NPs in the matrix. It is shown that using a convenient destabilizing agent (AgNO3) and governing the preparative conditions, the aggregation degree of gold NPs can be controlled. The developed synthesis procedure significantly simplifies the preparative procedure of gold/urea silicate nanocomposites, compared to the procedure using gold NPs, preliminary covered with silica shells. Mechanical properties of the prepared sample were characterised using depth sensing indentation methods (DSI) and an idea about the type of aggregation structures was suggested.

Effect of acid or alkaline catalyst and of different capping agents on the optical properties of CdS nanoparticles incorporated within a diureasil hybrid matrix

CdS nanoparticles (NPs) were synthesized using colloidal methods and incorporated within a diureasil hybrid matrix. The surface capping of the CdS NPs by 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) and 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) organic ligands during the incorporation of the NPs within the hybrid matrix has been investigated. The matrix is based on poly(ethylene oxide)/poly(propylene oxide) chains grafted to a siliceous skeleton through urea bonds and was produced by sol–gel process. Both alkaline and acidic catalysis of the sol–gel reaction were used to evaluate the effect of each organic ligand on the optical properties of the CdS NPs. The hybrid materials were characterized by absorption, steady-state and time-resolved photoluminescence spectroscopy and High Resolution Transmission Electron Microscopy (HR-TEM). The preservation of the optical properties of the CdS NPs within the diureasil hybrids was dependent on the experimental conditions used. Both organic ligands (APTMS and MPTMS) demonstrated to be crucial in avoiding the increase of size distribution and clustering of the NPs within the hybrid matrix. The use of organic ligands was also shown to influence the level of interaction between the hybrid host and the CdS NPs. The CdS NPs showed large Stokes shifts and long average lifetimes, both in colloidal solution and in the xerogels, due to the origin of the PL emission in surface states. The CdS NPs capped with MPTMS have lower PL lifetimes compared to the other xerogel samples but still larger than the CdS NPs in the original colloidal solution. An increase in PL lifetimes of the NPs after their incorporation within the hybrid matrix is related to interaction between the NPs and the hybrid host matrix.

Biological behaviour of thin films consisting of Au nanoparticles dispersed in a TiO2 dielectric matrix

In this work it was studied the possible use of thin films, composed of Au nanoparticles (NPs) embedded in a TiO2 matrix, in biological applications, by evaluating their interaction with a well-known protein, Bovine Serum Albumin (BSA), as well as with microbial cells (Candida albicans). The films were produced by one-step reactive DC magnetron sputtering followed by heat-treatment. The samples revealed a composition of 8.3 at.% of Au and a stoichiometric TiO2 matrix. The annealing promoted grain size increase of the Au NPs from 3 nm (at 300 °C) to 7 nm (at 500 °C) and a progressive crystallization of the TiO2 matrix to anatase. A broad localized surface plasmon resonance (LSPR) absorption band (λ = 580–720 nm) was clearly observed in the sample annealed at 500 °C, being less intense at 300 °C. The biological tests indicated that the BSA adhesion is dependent on surface nanostructure morphology, which in turn depends on the annealing temperature that changed the roughness and wettability of the films. The Au:TiO2 thin films also induced a significant change of the microbial cell membrane integrity, and ultimately the cell viability, which in turn affected the adhesion on its surface. The microstructural changes (structure, grain size and surface morphology) of the Au:TiO2 films promoted by heat-treatment shaped the amount of BSA adhered and affected cell viability.

Magnetoliposomes based on manganese ferrite nanoparticles as nanocarriers for antitumor drugs

Publicado em "NanoPT2016 book of abstracts"

Síntese e caracterização de nanopartículas vetorizadas para células tumorais com possível aplicação na entrega controlada de fármacos

Dissertação de mestrado em Química Medicinal

Sildenafil vs. Nitroprussiato de Sódio durante Teste de Reatividade Pulmonar pré-transplante cardíaco

FUNDAMENTO: A hipertensão pulmonar é associada ao pior prognóstico no pós-transplante cardíaco. O teste de reatividade pulmonar com Nitroprussiato de Sódio (NPS) está associado a elevados índices de hipotensão arterial sistêmica, disfunção ventricular do enxerto transplantado e elevadas taxas de desqualificação para o transplante. OBJETIVO: Neste estudo, objetivou-se comparar os efeitos do Sildenafil (SIL) e NPS sobre variáveis hemodinâmicas, neuro-hormonais e ecocardiográficas durante teste de reatividade pulmonar. MÉTODOS: Os pacientes foram submetidos, simultaneamente, ao cateterismo cardíaco direito, ao ecocardiograma e à dosagem de BNP e gasometria venosa, antes e após administração de NPS (1 - 2 µg/Kg/min) ou SIL (100 mg, dose única). RESULTADOS: Ambos reduziram a hipertensão pulmonar, porém o nitrato promoveu hipotensão sistêmica significativa (Pressão Arterial Média - PAM: 85,2 vs. 69,8 mmHg, p < 0,001). Ambos reduziram as dimensões cardíacas e melhoraram a função cardíaca esquerda (NPS: 23,5 vs. 24,8 %, p = 0,02; SIL: 23,8 vs. 26 %, p < 0,001) e direita (SIL: 6,57 ± 2,08 vs. 8,11 ± 1,81 cm/s, p = 0,002; NPS: 6,64 ± 1,51 vs. 7,72 ± 1,44 cm/s, p = 0,003), medidas pela fração de ejeção ventricular esquerda e Doppler tecidual, respectivamente. O SIL, ao contrário do NPS, apresentou melhora no índice de saturação venosa de oxigênio, medido pela gasometria venosa. CONCLUSÃO: Sildenafil e NPS são vasodilatadores que reduzem, de forma significativa, a hipertensão pulmonar e a geometria cardíaca, além de melhorar a função biventricular. O NPS, ao contrário do SIL, esteve associado a hipotensão arterial sistêmica e piora da saturação venosa de oxigênio.

Treinamento resistido controla a pressão arterial de ratos hipertensos induzidos por l-NAME

FUNDAMENTO: A hipertensão arterial é uma síndrome multifatorial, crônica, causada tanto por fatores congênitos ou adquiridos. OBJETIVO: Avaliar os efeitos do treinamento físico resistido (TR) sobre pressão arterial, reatividade e morfologia vascular de ratos hipertensos induzidos por L-NAME. MÉTODOS: Ratos Wistar machos (200-250 g) foram divididos em 3 grupos: normotenso sedentário (NS), hipertenso sedentário (HS) e hipertenso treinado (HT). A hipertensão foi induzida pela administração de L-NAME (40 mg/kg) na água de beber por 4 semanas. A pressão arterial foi avaliada antes e após o TR. O TR foi realizado utilizando 50% de 1RM, em 3 séries de 10 repetições, 3 vezes por semana, durante quatro semanas. A reatividade vascular foi mensurada em artéria mesentérica superior por curvas concentração resposta ao nitroprussiato de sódio (NPS) e fenilefrina (FEN). Além disso, foram realizadas análises histológicas e estereológicas. RESULTADOS: O TR inibiu o aumento das pressões arteriais média e diastólica. Foi observada uma redução significativa na resposta máxima e na potência da FEN entre os grupos HS e HT. A análise histológica evidenciou aspecto normal para as túnicas íntima, média e adventícia em todos os grupos. Não houve diferença significativa nas áreas do lúmen, da túnica média e total das artérias dos grupos HS e HT em relação ao NS. A razão parede/lúmen arterial do grupo HS apresentou diferença significativa em relação ao NS (p < 0,05), mas esta não foi diferente do HT. CONCLUSÕES: O TR foi capaz de prevenir a elevação da pressão arterial sob as condições deste estudo. Este controle parece envolver a regulação de mecanismo vasoconstritor e a manutenção do diâmetro luminal de ratos hipertensos induzidos por L-NAME.