Dissertations / Theses on the topic 'Controlador híbrido'

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017.
Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-02-21T18:48:15Z No. of bitstreams: 1 2017_PauloPércioMotaMagro_PARCIAL.pdf: 9491559 bytes, checksum: 6c3db8b054c2ec86735f541911cf18fe (MD5)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
Esta tese tem como objetivo principal o desenvolvimento de um controlador híbrido capaz de resolver o problema de regulação de atitude de um corpo rígido (a partir do repouso) com melhor desempenho que o controlador híbrido histerético existente na literatura em termos de tempo de estabilização ou consumo de energia. A natureza híbrida do controlador é um requisito essencial para se obter um controle global e robusto a ruídos de medição e impedir efeitos indesejáveis como unwinding e chattering. A representação da atitude é feita com quatérnio unitário por possuir o menor número de parâmetros (quatro) que não apresenta singularidades. Propõe-se dois controladores distintos, ambos com duas variáveis de estado lógicas binárias, para o controle de atitude. O primeiro controlador, denominado HY, tem a variável principal determinada por um controle onoff com histerese para indicar qual representação em quatérnio da atitude de referência deve ser seguida e uma outra variável determinada por um controle on-off sem histerese para indicar a proximidade à região crítica sujeita a chattering. Esse esquema oferece mais oportunidades de atualização da variável principal que o controlador híbrido histerético, por exemplo quando há uma variação abrupta na atitude de referência. Isso reduz as chances do corpo seguir na direção da rotação mais longa. Contudo, essa estratégia impõe restrições na forma como o controlador é implementado (jumps não podem ter prioridade sobre flows). No segundo controlador proposto, denominado bimodal, ambas as variáveis são determinadas por um controle on-off com histerese. A variável principal indica qual representação em quatérnio da atitude de referência deve ser seguida e a outra variável indica a proximidade à região crítica sujeita a chattering. Essa estratégia elimina as restrições sobre a forma de implementação do controlador, porém torna a dinâmica dessas variáveis mais complexas, dado que uma variável interfere no comportamento da outra. O efeito resultante é que a banda de histerese do controle on-off referente à variável principal, se adapta de acordo com o estado da outra variá- vel, sendo ora igual, ora a metade do valor do parâmetro banda de histerese. Esse controlador é uma solução intermediária em termos de custo entre o controlador descontínuo e o controlador híbrido histerético. São apresentadas provas formais da estabilidade global do sistema e de sua robustez contra ruídos de medi- ção para ambos os controladores propostos. A eficácia dos controladores é mostrada por meio de simulações. Os resultados indicam que os controladores propostos apresentam vantagens quando a velocidade angular inicial e final é baixa. No caso do controlador bimodal, mesmo para outras velocidades angulares iniciais, o consumo de energia do sistema é, em média, inferior quando comparado com o controlador híbrido histerético. Melhores desempenhos em termos de consumo de energia ocorrem quando a banda de histerese é maior como no caso em que são usados sensores mais baratos ou em ambientes onde há muito ruído eletromagnético. Como extensão dos resultados anteriormente citados, foram propostas mais duas contribuições. A primeira refere-se ao problema de sincronização de atitude de uma rede de corpos rígidos (agentes). Foi proposto um controle distribuído com propriedade de estabilidade global e assintótica e robustez contra ruídos de medição para uma rede de agentes representada por um grafo não direcionado e conexo (cíclico ou acíclico). A segunda está relacionada com o controle cinemático da pose de um corpo rígido dentro do grupo de quatérnio dual unitário. Foi proposta uma extensão do controlador de atitude bimodal para pose. Em ambos os casos as provas formais são apresentadas e resultados de simulação ilustram as vantagens dos controladores propostos.
The main objective of this thesis is the development of a hybrid controller capable of solving the restto-rest attitude control problem with better performance than the hysteretic hybrid controller of literature in terms of settling time or energy consumption. The hybrid nature of the controller, in this case, is an essential requirement to achieve global control robust against measurement noise and to prevent undesirable effects such as unwinding and chattering. The attitude is represented by a unit quaternion since it provides the minimum number of parameters that does not present representation singularities. It is proposed two distinct controllers, both with two binary logic variables for the control of attitude. The first designed controller, named HY, has the main variable determined by an on-off control with hysteresis that indicates which quaternion representation of the reference attitude should be followed and the other variable determined by an on-off control without hysteresis that indicates the chattering prone region. This scheme offers more opportunities of updating the main variable than the hysteretic hybrid controller, for instance, when there is an abrupt variation in the reference attitude. As a consequence, the body is more likely to being pulled towards the shortest rotation direction. However, this strategy restricts the way the controller is implemented (jumps can not have higher priority than flows). In the second proposed controller, called bimodal, both variables are determined by an on-off control with hysteresis. The main variable indicates which quaternion representation of the reference attitude should be followed and the other variable indicates the chattering prone region. This strategy eliminates restrictions on the way the controller is implemented, but makes the dynamics of these variables more complex, since one variable influences the behavior of the other. The resulting effect is that the hysteresis width of the on-off control for the main variable adapts according to the state of the other variable being either equal or half of the value of the hysteresis width parameter. This controller is a middle term solution in terms of cost between the memoryless discontinuous and the hysteretic hybrid control. It is presented a formal proof that the two proposed controls lead to global stability without unwinding and are robust against measurement noise. The effectiveness of the controllers is shown through simulations. The results indicate that the proposed controllers have advantages when the initial and final angular velocities are low. In the case of the bimodal controller, even for other initial angular velocities, the energy consumption of the system is, on average, lower compared to the hysteretic hybrid controller. Better performances in terms of energy consumption occur when the hysteresis band is larger as is the case when cheaper sensors are used or in noisy electromagnetic environments. As an extension of the results mentioned above, two other contributions were proposed. One of them refers to the problem of attitude synchronization of a network of rigid bodies (agents). A distributed control with globally asymptotically stability property and robustness against noise measurement was proposed for an undirected connected network (cyclic or acyclic) of agents. The other one is related to the kinematic control of the pose of a rigid body within the unit dual quaternion group. It was proposed an extension of the bimodal attitude controller for the pose. For both cases, formal proofs are presented and simulation results illustrate the advantages of the proposed controllers.

O conceito de controle híbrido é aplicado à operação de alívio entre um FPWSO e um navio aliviador. Ambos os navios mantêm suas posições e aproamentos pelo resultado da ação do seu Sistema de Posicionamento Dinâmico (SPD). O alívio dura cerca de 24 horas para ser concluído. Durante este período, o estado de mar pode se alterar e os calados estão sendo constantemente alterados. Um controlador híbrido é projetado para permitir modificacões dos parâmetros de controle/observação se alguma alteração significante do estado de mar e/ou calado das embarcações ocorrer. O principal objetivo dos controladores é manter o posicionamento relativo entre os navios com o intuito de evitar perigosa proximidade ou excesso de tensão no cabo. Com isto em mente, uma nova estratégia de controle que atue integradamente em ambos os navios é proposta baseda em geometria diferencial. Observadores não lineares baseados em passividade são aplicados para estimar a posição, a velocidade e as forças externas de mares calmos até extremos. O critério para troca do controle/observação é baseado na variação do calado e no estado de mar. O calado é assumido conhecido e o estado de mar é estimado pela frequência de pico do espectro do movimento de primeira ordem dos navios. Um modelo de perturbação é proposto para encontrar o número de controladores do sistema híbrido. A equivalência entre o controle geométrico e o controlador baseado em Multiplicadores de Lagrange é demonstrada. Assumindo algumas hipóteses, a equivalência entre os controladores geométrico e o PD é também apresentada. O desempenho da nova estratégia é avaliada por meio de simulações numéricas e comparada a um controlador PD. Os resultados apresentam muito bom desempenho em função do objetivo proposto. A comparação entre a abordagem geométrica e o controlador PD aponta um desempenho muito parecido entre eles.
The hybrid control concept is applied to the offoading operation by means of a Floating, Production, Working, Storage and Offoading (FPWSO) vessel and a Shuttle Tanker (ST). Both vessels are able to maintain their position and heading as a result of the Dynamic Positioning System (DPS). The vessels are in tandem configuration connected by a hawser. The offloading operation lasts approximately 24 hours. During this period, the sea condition may change and the drafts are being constantly altered. Hybrid controller is designed to permit modification of the controller/observer parameters should a significant sea state alteration and/or draft variation occur. The main goal of the controllers is to maintain relative positioning between vessels in order to avoid dangerous proximity or excessive hawser tension. With that in mind, a new control strategy is proposed based on dierential geometry that acts integrally in both vessels. Nonlinear observers based on passivity are used to estimate position, velocity and external force ranging from calm to extreme seas. The criterion for changing the controller/observer law is based on draft and sea state. The draft is assumed to be known and sea state is estimated by tracking the peak-frequency of the first-order vessel motion spectrum. A perturbation-based model is proposed to find the number of hybrid system controllers. The equivalence between the geometric control approach and the Lagrange Multiplier (LM) - based control is demonstrated. Taking some assumptions as given, the equivalence between geometric and PD-like controllers is regarded as having also been demonstrated. The performance of the new strategy is assessed by means of numerical simulations and compared to a Proportional-Derivative (PD)-like control. The results present a very good performance as regards the proposed main goal. Result comparison of the geometric approach and the PD-like control shows very similar behavior between geometric and PD-like controllers.

Orientador: Carlos Roberto Minussi
Resumo: Nesta pesquisa apresentam-se os principais conceitos gerais de estabilidade elétrica, assim como suas divisões e classificações, onde são desenvolvidas as condições de operação de um sistema elétrico de potência, que são relevantes nos estudos de estabilidade angular do rotor, tensão e frequência. Para os estudos de estabilidade da frequência e de tensão é preciso conhecer os equipamentos como os reguladores de tensão e frequência, em consequência é apresentada a modelagem matemática de vários componentes dinâmicos como o sistema de excitação, estabilizador do sistema de potência (PSS), sistema de regulação de velocidade, sistema de regulação de tensão (AVR), máquina síncrona, turbina a vapor e turbina hidráulica. É necessário a modelagem de eles para projetar seus respectivos controladores. Nesta pesquisa também se faz a introdução ao controlador Fuzzy e controlador PID convencional assim como os métodos de sintonia, depois projetamos um controlador que combine os dois controladores e tenha mais vantagens como o controlador híbrido PID-Fuzzy. Depois de desenvolver a modelagem do regulador de tensão e frequência, fazemos o projeto do controlador PID-Fuzzy, previamente projetado o controle PID. As simulações dos sistemas de regulação de tensão e frequência sem controlador, com controlador PID e com controlador PID-Fuzzy foram realizadas aplicando a ferramenta computacional de Matlab-Simulink no domínio do tempo contínuo e as respostas foram investigadas e discutidas.
Abstract: This research presents the main general concepts of electrical stability, as well as their divisions and classifications, where the operating conditions of an electrical power system are developed, which are relevant in the studies of angular stability of the rotor, voltage and frequency. For frequency and voltage stability studies it is necessary to know equipment such as voltage and frequency regulators, consequently the mathematical modeling of several components is presented as dynamic as the excitation system, power system stabilizer (PSS) , speed regulation system, voltage regulation system (AVR), synchronous machine, steam turbine and hydraulic turbine. We need the modeling of them to design their respective controllers. In this investigation we also do the introduction to the Fuzzy controller and conventional PID controller as well as the tuning methods then we designed a controller that combines the two controllers and has more advantages as the hybrid PID-Fuzzy controller. After developing the modeling of the voltage and frequency regulator, we design the PID-Fuzzy controller, previously designed the PID control. The simulations of the voltage and frequency regulation systems without controller, with PID controller and with PID-Fuzzy controller were performed applying the Matlab-Simulink computational tool in the continuous time domain and the answers were investigated and discussed.
Mestre

Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-06-29T22:59:45Z No. of bitstreams: 1 EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5)
Rejected by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br), reason: Corrigir referência. on 2017-07-03T12:21:49Z (GMT)
Submitted by Lara Oliveira (lara@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T14:22:25Z No. of bitstreams: 1 EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5)
Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T16:48:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5)
Approved for entry into archive by Vanessa Christiane (referencia@ufersa.edu.br) on 2017-07-04T16:58:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 EdpoRM_DISSERT.pdf: 4900218 bytes, checksum: 0b5f0ce9961abf50eb5fe43f882601c0 (MD5)
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
This dissertation proposes the development of a Fuzzy-PID hybrid controller for the height stability control of a four-engine type UAV. The work also contemplates the development of a classical PID controller, used to compare with the hybrid one purposed. The AuRoRA platform is used for the realization of tests with both of the control structures, being this one provided with the parameters of the Drone used. With the test results, it was possible to conclude that both of the controllers, the classical PID and the Fuzzy-PID, are able to perform the Drone height control, and the hybrid control obtained some advantages such as the ability of self-adjust with the system variation, that dispenses the manual tuning of the gains, besides presenting an improvement in the Drone height stability
Esta dissertação propõe o desenvolvimento de um controlador híbrido Fuzzy-PID para o controle de estabilidade de altura de um VANT do tipo quadrirrotor. O trabalho ainda contempla o desenvolvimento de um controlador PID clássico, utilizado para fins de comparação com o controlador híbrido proposto. A plataforma AuRoRA é utilizada para a realização dos testes com ambas as estruturas de controle, sendo a mesma munida dos parâmetros do Drone utilizado. Com os resultados dos testes, foi possível verificar que ambos controladores, PID clássico e Fuzzy-PID, são capazes de realizar o controle de altura do Drone, tendo o controle híbrido obtido algumas vantagens como a capacidade de auto ajuste mediante variações no sistema, o que dispensa as sintonias manuais dos ganhos, além de apresentar uma melhoria na estabilidade da altura do Drone
2017-06-29

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-08-28T22:49:34Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Calebe Hermann de Oliveira Lima.pdf: 13213859 bytes, checksum: 25b9d79a856325856567fe751b087e7e (MD5)
Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-10T18:46:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Calebe Hermann de Oliveira Lima.pdf: 13213859 bytes, checksum: 25b9d79a856325856567fe751b087e7e (MD5)
Made available in DSpace on 2018-09-10T18:46:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Calebe Hermann de Oliveira Lima.pdf: 13213859 bytes, checksum: 25b9d79a856325856567fe751b087e7e (MD5) Previous issue date: 2017-02-23
CNPq
Nas últimas décadas, o uso de cargas não-lineares tem crescido rapidamente, provocando perturbações no sistema elétrico. Esses problemas são, majoritariamente, causados por cargas não-lineares monofásicas e trifásicas. As cargas não-lineares consomem níveis indesejados de componentes harmonicas de corrente. Tais perturbações têm prejudicado o funcionamento de processos industriais automatizados e outros equipamentos sensíveis conectados à rede elétrica, que necessitam de energia com boa qualidade. O excesso de potência reativa fornecida pela rede podem trazer consequências como perdas na forma de calor, e subutilização da capacidade instalada. Por isso, este trabalho apresenta um sistema de controle responsável mitigar correntes harmônicas e controlar a potência reativa em cargas desbalanceadas utilizando um filtro híbrido trifásico dual baseado no inversor nove-chaves. Desses controles, apenas, o controle de correntes harmônicas utilizando a estrutura do NSI já foi implementado. Primeiramente, neste trabalho é apresentado o funcionamento do inversor nove-chaves, a técnica de PWM e o projeto dos filtros passivos. Em segundo lugar é apresentada a modelagem do sistema para componentes harmônicas, fundamentais e CC, deduzindo o comportamento dinâmico do filtro híbrido de potência, e o projeto dos controladores. Por fim, são apresentados os resultados de simulação utilizando o MATLAB® /Simulink, e os resultados experimentais a partir de um protótipo do filtro híbrido, com o intuito de comprovar a eficácia do sistema de controle em estudo.
The use of non-linear loads has grown rapidly, causing problems to the electrical system. These problems are mostly caused by single-phase and three-phase non-linear loads. The non-linear loads inject in the network unwanted levels of harmonic currents. However, these disturbances have hindered the operation of automated industrial processes and other sensitive equipment connected to the grid, which require energy with minimal disturbance. The excess reactive power delivered by the grid can have consequences such as losses in the form of heat, and underutilization of installed capacity. Therefore, this work presents a control system that is responsible for mitigating harmonic currents and compensating reactive power in the grid, using a dual three-phase hybrid power filter based on the nine-switch inverter. First, this work shows the operation of the nine-switch inverter, the expressions of the PWM technique, and the design of the passive filters. Second, this work presents the modeling of system for harmonic, fundamental and DC components, deducing the dynamic behavior of the hybrid power filter. Based on those models, a control strategy is proposed. Finally, simulation, performed in the MATLAB® /Simulink, and experimental results, obtained from a prototype of the hybrid filter, are presented to prove the effectiveness of the proposed control system.

Submitted by isabela.moljf@hotmail.com (isabela.moljf@hotmail.com) on 2017-07-03T11:17:42Z No. of bitstreams: 1 mateusfreitasbraga.pdf: 1732565 bytes, checksum: f8ebb1cc4fe4d9ecbd9cc50ba3eb3f2a (MD5)
Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-08-07T21:17:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 mateusfreitasbraga.pdf: 1732565 bytes, checksum: f8ebb1cc4fe4d9ecbd9cc50ba3eb3f2a (MD5)
Made available in DSpace on 2017-08-07T21:17:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 mateusfreitasbraga.pdf: 1732565 bytes, checksum: f8ebb1cc4fe4d9ecbd9cc50ba3eb3f2a (MD5) Previous issue date: 2017-03-20
Cresce a cada dia o n úmero de cargas não lineares conectadas aos diversos sistemas el étricos, seja em ní vel de transmissão ou distribui ção. Como consequência desse crescimento, e possí vel encontrar casos de consumidores enfrentando problemas relacionados a desarmes de disjuntores e sobreaquecimento de condutores, entre outros efeitos indesejados. Tomando um desses casos como base para este estudo, esta disserta ção tem o objetivo de avaliar e propor uma solu ção para uma rede monof asica real, que possivelmente e comum a outros consumidores. A carga monof ásica composta por lumin árias a LED (t picas cargas não lineares) e cargas indutivas se apresenta aos terminais da fonte com um comportamento de elevado conte udo harmônico (THD) de corrente e baixo fator de potência. Essa condi ção adversa pode ser mitigada de diversas maneiras, como por exemplo pela a ção de um fi ltro passivo,fi ltro ativo ou ainda fi ltro h brido (o qual e composto por uma combina ção dos dois primeiros). Ser a proposto nesta disserta ção uma metodologia de projeto relacionada a aplica ção de um fi ltro hi brido monof ásico visando corrigir o fator de potência e reduzir o conte udo harmônico de corrente presente na fonte, tomando como base as caracterí sticas do sistema avaliado em uma ind ústria gr áfi ca t ípica. Serão investigadas algumas con gura ções de filtros com o objetivo de mitigar problemas de Qualidade de Energia El étrica. Como consequência, ser a desenvolvida a an álise matem atica da topologia adotada e o projeto do controlador, baseado em um controlador proporcional-ressonante e na Teoria p-q Monof asica. A veri ca ção da solu ção proposta e sustentada pelos resultados de simula ção obtidos via software PSIM.
The amount of non-linear loads connected to the various electrical systems grows on a daily basis, regardless those loads are tied to a transmission or distribution bar. As a consequence of this growth, it is possible to nd cases of consumers facing problems such as tripping of breakers and cables overheating, among other undesired e ects. Taking one of these cases as the focus of this study, this dissertation aims to evaluate and propose a solution to a real single-phase system, which could be considered similar to other consumers. The single-phase load composed of LED luminaires (typical non-linear load) and inductive loads presents high THD and low power factor behavior at source terminals. This condition can be mitigated by using some well-known techniques, such as passive lters, active lters or hybrid lters, (which are composed by the combination of the former two). This Master document Thesis proposes a design methodology of a single-phase hybrid lter aiming power factor correction and reduction of the harmonic content of the current delivered by the AC power supply when feeding a typical printing factory. It will be reviewed and discussed some possible lter con gurations aimed to solve the case under evaluation. It is also included the mathematical analysis of the proposed topology, along with the design of the control system of the inverter. The Single-Phase p-q Theory is reviewed in order to design the control. The closed-loop control is desinged by a proportional-resonant compensator. Simulation results, by employing the PSIM software, are provided aiming to validate the solution proposed.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e simulação de um Controlador Supervisório Inteligente para sistemas híbridos de energia de pequeno porte. O controlador utiliza técnicas de inteligência artificial, baseadas em redes neurais artificiais e lógica neuro-fuzzy, para realizar previsões de velocidade de vento e demanda de curto prazo, permitindo a tomada de decisões otimizadas de despacho para o sistema híbrido de energia. Os principais objetivos do controlador são: o atendimento à carga, a maximização na utilização da fonte renovável eólica e a redução da participação do gerador diesel, assim como são tomados procedimentos adequados para preservar a vida útil da bateria. Um modelo computacional foi criado para calcular o balanço energético de qualquer sistema híbrido a partir de séries de dados medidos de demanda e velocidade de vento. A avaliação do desempenho do controlador foi realizada comparando-se os resultados obtidos com dois outros algoritmos comumente usados para controle de sistemas híbridos. Também foi feita uma análise econômica simplificada usando a figura de mérito do custo de ciclo de vida (CCV) para destacar as vantagens do novo controlador supervisório inteligente para sistemas híbridos.
This work presents the development and simulation results of an Intelligent Supervisory Controller for hybrid power systems. The controller uses artificial intelligence techniques, based on artificial neural networks and neuro-fuzzy logic, to forecast both wind power and load, and to take optimal dispatch decisions for hybrid power systems. The main controller objectives are: supply the load, priorize wind power and minimize diesel contribution while following appropriate procedures to preserve batteries life. A simulation tool has been created to compute the energy balance of any hybrid system using measured load and wind speed time series. The performance analysis was carried out by comparing the simulation results against two other common hybrid systems\' control algorithms. Also, a simplified life cycle cost analysis (CCV) has been executed in order to point out the economic advantages of the new intelligent supervisory controller for hybrid power systems.

Novos sistemas biocompatíveis para aplicações biotecnológicas são relevantes não só do ponto de vista tecnológico, mas também para avanços científicos. A presente dissertação visou à criação e caracterização de filmes finos (espessura de até 100 nm) ou micrométricos (espessura de 50 µm a 100 µm) formados por goma xantana (GXT), poli(cloreto de dimetil dialil amônio), (PDDA), albumina bovina sérica (BSA), e nanopartículas de magnetita (NPM). A incorporação de amoxicilina (Amox), um antibiótico amplamente utilizado contra muitas infecções, nos filmes foi realizada durante a formação dos sistemas. Os filmes finos foram caracterizados através de elipsometria e microscopia de força atômica. Em solução, as interações favoráveis entre o Amox e a BSA foram evidenciadas por mudanças substanciais na estrutura secundária da BSA, como revelado pelo dicroísmo circular. Os filmes micrométricos (patches) de GXT e GXT/NPM/BSA foram imersos em Amox 2 g/L, levando a incorporação de 10 ± 3 e 17 ± 4 µg/cm³ de Amox, respectivamente. Sua caracterização compreendeu espectroscopia vibracional no infravermelho por transformada de Fourier no modo de refletância total atenuada (FTIR-ATR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), medidas de sorção e espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). A incorporação de 0,2% em massa de Fe3O4 nos \"patches\" e sua exposição a um campo magnético externo, viabilizou a liberação total in vitro de Amox, em pH 5,5 e em 0,02 mol/L de NaCl, seguindo o comportamento quasi-Fickiano. A difusão da Amox dos \"patches\" de GXT/NPM/BSA em ágar contendo Staphylococcus aureus e Escherichia coli, levou halos de inibição consideráveis. A inibição do crescimento de E. coli foi particularmente eficiente sob efeito de campo magnético externo.
New biocompatible systems for biotech applications are relevant not only from a technological point of view, but also for scientific advances. The present project aimed at the creation and characterization of thin films (thickness up to 100 nm) or micrometric patches (thickness of 50 µm to 100 µm) formed by the deposition of xanthan gum (GXT), poly (dimethyl diallyl ammonium chloride) (PDDA), bovine serum albumin (BSA), and magnetite nanoparticles (NPM). The incorporation of amoxicillin (Amox), a widely used antibiotic against many infections, in the films was performed during the formation of the systems. Thin films were characterized by means of ellipsometry and atomic force microscopy. In solution, favorable interactions between Amox and BSA were evidenced by substantial changes in the secondary structure of BSA, as revealed by circular dichroism spectra. Patches of GXT and GXT/NPM/BSA were immersed into Amox solution at 2 g/L, leading to the Amox incorporation of 10 ± 3 and 17 ± 4 µg/cm3, respectively. The patches characterization included Fourier Transform Infrared vibration spectroscopy in the attenuated total reflectance mode (FTIR-ATR), scanning electron microscopy (MEV), sorption measurements and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). The incorporation of 0.2 wt% of Fe3O4 in the patches and their exposure to an external magnetic field, allowed the total in vitro release of Amox, at pH 5.5 and 0.02 mol/L NaCl, following the behavior quasi-Fickian. Amox diffusion from GXT/NPM/BSA patches in agar containing Staphylococcus aureus and Escherichia coli led to a considerable zone of inhibition. Inhibition of E. coli growth was particularly efficient under the effect of external magnetic field.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-26Bitstream added on 2014-06-13T21:07:10Z : No. of bitstreams: 1 molina_ef_dr_araiq.pdf: 5807646 bytes, checksum: 43ee7e854f6c549bddd0f0753973de90 (MD5)
Résume: La capacité d'assemblage de composants organique, inorganique, et même bioactifs dans un matériel unique représente une orientation intéressante pour développer des nouveau matériaux multifonctionnels hybride. Dans ces hybrides, l'association des caractéristiques des composés organiques et inorganiques permet à de nouveaux matériaux présentant des propriétés uniques telles que la résistance mécanique élevée, la transparence et de souplesse, étant adaptée à une application dans plusieurs domaines scientifiques et technologiques, y compris ceux de santé humaine. Cette these se concentre sur la relation entre la structure et les propriétés de libération des molécules anti-inflammatoire (diclofenac sodium) et à base de platine antitumorale (cisplatine) incorporées dans des matériaux siloxane polyéther. Pour parvenir à un contrôle précis du taux de libération du médicament, différentes proportions de polymères hydrophilic (PEO)/hydrophobic (PPO) ont été combinés. Ces matrices ont été préparées par mélange de différentes fractions de précurseurs hybrides siloxane-poly (oxyde d'éthylène) (PEO) et siloxane-poly (oxyde de propylène) (PPO). Molécules de médicaments ont été incorporée lors des étapes de l’hydrolyse et polycondensation. La structure nanoscopique de xérogel a été analysée par difusion de la lumiere à petites angles (SAXS) et les propriétés de libération du médicament par les UVvis spectroscopie. En plus la structure de le médicament cisplatine incorporés dans les matrices hybrides a été étudiée atravers de la couplage de Raman-UVvis et EXAFS spectroscopies. Les résultats (SAXS) montrent que la structure nanoscopie de tous les hybrides siloxane polyéther peut être décrite par un modèle de deux densités életroniques. La distance régulière entre les domaines inorganiques imposées... (Résume complet accès électronique ci-dessous)
A capacidade de moldar materiais a partir de componentes orgânicos, inorgânicos, e mesmo bioativos em uma única direção é interessante para desenvolver novos materiais híbridos multifuncionais. Nesses híbridos, a associação das características dos compostos orgânicos e inorgânicos permite obter novos materiais com propriedades únicas como alta resistência mecânica, transparência e flexibilidade, sendo adequado para aplicação em vários campos da ciência e tecnologia, incluindo as da saúde humana. Esta tese foca a relação entre estrutura e propriedades de liberação de moléculas antiinflamatórias (diclofenaco de sódio DCFNa) e antitumoral a base de platina (cisplatina CisPt) incorporada em materiais siloxano-poliéter. Para conseguir um controle preciso da taxa de liberação dos fármacos, diferentes proporções de polímeros hidrofílicos (PEO)/hidrofóbicas (PPO) foram combinados. Essas matrizes foram preparadas pela mistura de diferentes proporções de precursor híbrido de siloxano-poli (óxido de etileno) (PEO) e siloxano-poli (óxido de propileno) (PPO). Moléculas do fármaco foram incorporadas durante as etapas de hidrólise e policondensação. A estrutura nanoscopica dos xerogéis foi analisada por espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) e as propriedades de liberação do fármaco por espectroscopia UV-vis. Além disso, a estrutura do fármaco cisplatina incorporado nas matrizes híbridas foi estudada através de medidas simmultaneas UV-vis-Raman e espectroscopia EXAFS. Os resultados (SAXS) mostram que a estrutura nanoscopia de todos os híbridos siloxano-poliéter pode ser descrita por um modelo de duas densidades eletrônicas. A distância medias de correlação entre os domínios inorgânicos impostas pelo tamanho das cadeias poliméricas foi confirmada pelo pico de correlação observada nas curvas de SAXS. Isto foi confirmado pela...

Resumo: A capacidade de moldar materiais a partir de componentes orgânicos, inorgânicos, e mesmo bioativos em uma única direção é interessante para desenvolver novos materiais híbridos multifuncionais. Nesses híbridos, a associação das características dos compostos orgânicos e inorgânicos permite obter novos materiais com propriedades únicas como alta resistência mecânica, transparência e flexibilidade, sendo adequado para aplicação em vários campos da ciência e tecnologia, incluindo as da saúde humana. Esta tese foca a relação entre estrutura e propriedades de liberação de moléculas antiinflamatórias (diclofenaco de sódio DCFNa) e antitumoral a base de platina (cisplatina CisPt) incorporada em materiais siloxano-poliéter. Para conseguir um controle preciso da taxa de liberação dos fármacos, diferentes proporções de polímeros hidrofílicos (PEO)/hidrofóbicas (PPO) foram combinados. Essas matrizes foram preparadas pela mistura de diferentes proporções de precursor híbrido de siloxano-poli (óxido de etileno) (PEO) e siloxano-poli (óxido de propileno) (PPO). Moléculas do fármaco foram incorporadas durante as etapas de hidrólise e policondensação. A estrutura nanoscopica dos xerogéis foi analisada por espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) e as propriedades de liberação do fármaco por espectroscopia UV-vis. Além disso, a estrutura do fármaco cisplatina incorporado nas matrizes híbridas foi estudada através de medidas simmultaneas UV-vis-Raman e espectroscopia EXAFS. Os resultados (SAXS) mostram que a estrutura nanoscopia de todos os híbridos siloxano-poliéter pode ser descrita por um modelo de duas densidades eletrônicas. A distância medias de correlação entre os domínios inorgânicos impostas pelo tamanho das cadeias poliméricas foi confirmada pelo pico de correlação observada nas curvas de SAXS. Isto foi confirmado pela... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Résume: La capacité d'assemblage de composants organique, inorganique, et même bioactifs dans un matériel unique représente une orientation intéressante pour développer des nouveau matériaux multifonctionnels hybride. Dans ces hybrides, l'association des caractéristiques des composés organiques et inorganiques permet à de nouveaux matériaux présentant des propriétés uniques telles que la résistance mécanique élevée, la transparence et de souplesse, étant adaptée à une application dans plusieurs domaines scientifiques et technologiques, y compris ceux de santé humaine. Cette these se concentre sur la relation entre la structure et les propriétés de libération des molécules anti-inflammatoire (diclofenac sodium) et à base de platine antitumorale (cisplatine) incorporées dans des matériaux siloxane polyéther. Pour parvenir à un contrôle précis du taux de libération du médicament, différentes proportions de polymères hydrophilic (PEO)/hydrophobic (PPO) ont été combinés. Ces matrices ont été préparées par mélange de différentes fractions de précurseurs hybrides siloxane-poly (oxyde d'éthylène) (PEO) et siloxane-poly (oxyde de propylène) (PPO). Molécules de médicaments ont été incorporée lors des étapes de l'hydrolyse et polycondensation. La structure nanoscopique de xérogel a été analysée par difusion de la lumiere à petites angles (SAXS) et les propriétés de libération du médicament par les UVvis spectroscopie. En plus la structure de le médicament cisplatine incorporés dans les matrices hybrides a été étudiée atravers de la couplage de Raman-UVvis et EXAFS spectroscopies. Les résultats (SAXS) montrent que la structure nanoscopie de tous les hybrides siloxane polyéther peut être décrite par un modèle de deux densités életroniques. La distance régulière entre les domaines inorganiques imposées... (Résume complet accès électronique ci-dessous)
Orientador: Celso Valentim Santilli
Coorientador: Valérie Briois
Banca: Marian Rosaly Davolos
Banca: Pedro de Oliveira
Banca: Maria Palmira Daflon Gremião
Banca: Jean-Louis Bantignies
Doutor

Cette thèse est centrée sur la relation entre la structure de matériaux hybrides de type siloxane polyéther incorporant des molécules thérapeutiques - diclofenac de sodium (anti-inflammatoire) et cisplatine (antitumoral)- et les propriétés de libération de ces molécules dans l’eau à 37°C. Un contrôle du taux de libération du médicament en fonction du temps est obtenu en combinant différentes proportions de polymères hydrophile (PEO)/hydrophobe (PPO). La structure nanoscopique des hybrides étudiée par diffusion des rayons X (SAXS) est décrite par un modèle de deux densités électroniques avec une distance régulière entre les domaines inorganiques de type siloxane imposée par la taille des chaînes polymériques. La spectroscopie Raman révèle l'existence d'interactions ioniques et/ou dipolaire entre le diclofenac de sodium et les matrices PEO ou PEO/PPO. L'analyse cinétique des profils de libération révèle différents mécanismes de libération tels que l’ordre zéro, la diffusion Fickiana ou celle d'un système anormal basé sur les proportions PEO-PPO dans la matrice hybride. Les changements de conformation des chaînes PEO et PPO pendant la libération à partir d’hybrides sans et avec du cisplatine observés par Raman prouvent l’incorporation de l'espèce Pt dans l’hybride. La spectroscopie EXAFS montre une dépendance de l’ordre local autour du Pt selon la nature de la matrice polyéther qui gouverne la cinétique de libération. Celle-ci peut être contrôlée soit par la diffusion du cisplatine au sein de la matrice, soit par le gonflement. Cette thèse a démontré la viabilité des matrices hybrides siloxane-polyéther pour la libération contrôlée de différents médicaments
This thesis focus on the relationship between the structure of hybrid materials type polyether siloxane incorporating drugs molecules - diclofenac sodium (anti-inflammatory) and cisplatin (anticancer) - and the release properties of these molecules in water at 37 ° C. A rate control drug release with time is obtained by combining different proportions of hydrophilic polymers (PEO) / hydrophobic (PPO). The structure of nanoscopic hybrid studied by Small angle X-ray scattering (SAXS) is described by a model of two electron densities with a uniform distance between the nanodomains of inorganic siloxane imposed by the size of the polymer chains. Raman spectroscopy reveals the existence of ionic interactions and / or dipolar between diclofenac sodium and matrices PEO or PEO / PPO. Kinetic analysis of release profiles showed different release mechanisms such as zero-order, Fickian diffusion or that of a system anomalous based on proportions PEO-PPO in the hybrid matrix. The conformational changes of PEO and PPO chains during the release from hybrids with and without cisplatin observed by Raman prove the incorporation of Pt species in the hybrid. EXAFS spectroscopy shows a dependence of the local order around Pt depending on the nature of the polyether matrix that governs the release kinetics. This can be controlled either by the diffusion of cisplatin in the matrix, or by the swelling. This thesis has demonstrated the viability of hybrid siloxane-polyether matrices for controlled release of different drugs

En esta tesis se han desarrollado diferentes dispositivos de liberación controlada, utilizando materiales híbridos, y su aplicación como puerta nanoscópica molecular. Se describe en primer lugar, un método de liberación controlada para la vitamina B2 o riboflavina (vitamina hidrosoluble necesaria para el metabolismo de los hidratos de carbono, grasas y especialmente en el metabolismo de las proteínas que participan en el transporte de oxígeno) a través del uso de puertas nanoscópicas moleculares preparadas mediante el anclaje de agrupaciones poliaminicas en la superficie externa de los poros de sólidos mesoporosos, que actúan como puerta molecular. El pH y la presencia de ciertos aniones van a controlar el estado abierto/cerrado de la puerta y van a permitir la liberación de la vitamina, la cual esta encapsulada en el interior de los poros. En medio ácido los grupos amino de la superficie se protonan adquiriendo cargas positivas y, como consecuencia, aparecen repulsiones electrostáticas que mantienen cerrada la puerta. A pH neutro, por la ausencia de repulsiones electrostáticas, la puerta se encuentra abierta, produciéndose la liberación de la vitamina. En segundo lugar, se describe el desarrollo, síntesis, caracterización y funcionamiento de un material mesoporoso. Este material esta cargado con un colorante y funcionalizado con un disacárido, que actúa como puerta nanoscópica molecular, el cual se abre en presencia de una enzima intestinal. El sólido esta formado por un material mesoporoso, MCM-41, cargado con el colorante [Ru(bipi)3]2+ y funcionalizado con un alcoxisilano derivado del disacárido lactosa. Debido al impedimento estérico que representa ese azúcar, la salida de los poros se encuentra bloqueada. La presencia en la disolución de una ß-D-galactosidasa capaz de hidrolizar el enlace O-glucosídico que une a los monosacáridos de la lactosa, es capaz de abrir los poros permitiendo así la liberación del colorante. En tercer lugar, se describe la síntesis de
Bernardos Bau, A. (2011). Desarrollo y síntesis de materiales híbridos, para la liberación controlada de moléculas bioactivas [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/27151
Palancia

Esta dissertação estuda a otimização da capacidade de interação de manipuladores robôs com o meio externo através do controle das forças e torques envolvidas no contato. Os modelos adotados para as análises levam em consideração a interação entre a extremidade do manipulador e uma superfície. Neste trabalho, são investigadas diferentes metodologias para controle de forças, assim como as vantagens e desvantagens de cada método estudado para comparar e desenvolver um controle adequado das forças de contato. Devido às divergências encontradas na literatura, foram implementadas experimentalmente duas abordagens distintas conhecidas por controle cinestático e controle híbrido. Também, como parte do ambiente experimental, foi desenvolvido um protótipo de um micro manipulador com um grau de liberdade instalado na extremidade do robô. O micro manipulador simplifica a implementação de controle de força ativo, pois trabalha de forma independente do acionamento \"fechado\" dos robôs industriais abordados no trabalho. Assim é possível manter uma força arbitraria desejada no contato com a superfície. O controlador de força se sobrepõe ao controlador de posições convencional do manipulador para produzir o comportamento desejado na interação com o meio externo.
The optimization of a conventional industrial robot manipulator capacity to interact with the surrounding environment is analyzed in this work. The models adopted for the analysis take into account the contact between the robot and an external surface. Different force control approaches are analyzed regarding their implementation advantages and disadvantages. Due to the well known contradictions in the literature experiments were carried out using the kinestatic control and the hybrid control. A micro manipulator with one degree of freedom was developed and installed at the end effector in association with the tool tester. With this system it is possible change the contact force on the surface. The simultaneous coordinate work of the robot position control and the micro manipulator system force control are use to produce a desired behavior in the interaction with the external surface.

Apesar do destaque do setor citrícola paulista e brasileiro, existe uma séria vulnerabilidade para o cultivo da laranja, que está pautada no uso de poucas variedades comerciais. A instalação de programas de melhoramento de laranjeiras com uso de cruzamentos controlados é dificultada principalmente pelos problemas de poliembrionia nas sementes e pela presença de ciclo juvenil longo nas plantas, o que ocasiona a dificuldade em obter plantas híbridas via cruzamentos controlados e o tempo muito longo para a conclusão de um ciclo de recombinação e seleção. O objetivo deste estudo foi a construção de um mapa de ligação utilizando uma população de 144 híbridos oriunda do cruzamento entre a laranjeira Tobias (CN 1392 e CN 1393), que apresenta ciclo juvenil curto, e laranjeira Pêra-de-Abril, variedade com sementes monoembriônicas. O mapa de ligação foi construído com base em marcadores moleculares SSR e TRAP através de dois softwares (JoinMap e Onemap). O mapa genético construído pelo JoinMap conteve 85 (61%) marcas dispostas em 13 grupos de ligação, totalizando 634 cM, com distância entre os marcadores adjacentes variando de 0 a 29 cM. Os tamanhos individuais dos grupos de ligação variaram de 8 a 85 cM e um total de 55 (39%) marcadores não se ligou ao mapa. Com o software OneMap 87 (62%) marcadores se ligaram em 16 grupos de ligação, totalizando 1.100 cM, com distância entre marcadores adjacentes variando de 0 a 36 cM. Os tamanhos individuais dos grupos de ligação variaram de 8 a 205 cM. Um total de 53 (38%) marcadores não se ligaram no mapa. A marca que constitui o caráter fenotípico de interesse florescimento precoce foi incluída no mapa quando utilizado o software OneMap. Houve similaridade entre os mapas de ligação de híbridos intraespecíficos de laranja doce construídos com os aplicativos JoinMap e OneMap. A distinção encontrada ocorreu, principalmente, devido aos marcadores com segregação distorcida
Despite the prominence of the citrus sector in São Paulo and Brazil, there is a serious vulnerability for the cultivation of orange, which is guided by the use of a few commercial varieties. Orange breeding programs that make use of controlled breeding are hampered mainly by the problems of polyembryony and the presence of long juvenile cycle, which impair the obtainment of hybrid plants through controlled crossings as well as taking a long time for the conclusion of a cycle of recombination and selection. The goal of this study was the construction of a linkage map using a population of 144 hybrids from crosses between Tobias sweet orange (CN 1392 and CN 1393), which present short juvenile cycle, and Pêra-de-Abril sweet orange, variety with monoembryonic seeds. The linkage map was constructed based on molecular markers SSR and TRAP using two softwares (JoinMap and Onemap). The genetic map obtained by JoinMap showed 85 (61%) markers arranged in 13 linkage groups totalizing 634cM, with the distance between adjacent markers ranging from 0 to 29 cM. The sizes of individual linkage groups ranged from 8-85 cM and a total of 55 (39%) markers could not be linked to the map. With the software OneMap 87 (62%) markers were linked in 16 linkage groups, totalizing 1.100 cM, with the distances between adjacent markers ranging from 0 to 36 cM. The sizes of individual linkage groups ranged from 8-205 cM. A total of 53 (38%) markers could not be linked on the map. The mark related to flowering, which is the phenotypic character of interest, was found using the software OneMap. There was similarity between the linkage maps of intraspecific hybrids of sweet orange built with JoinMap and OneMap softwares. The distinction found was mainly due to the markers with segregation distortion

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-22Bitstream added on 2014-06-13T19:58:40Z : No. of bitstreams: 1 lopes_l_me_araiq.pdf: 1902911 bytes, checksum: 7ca749f9257ee3cf3888d8317ab4ddb4 (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
As condições de preparação de matrizes híbridas siloxano0polióxido de etileno (POE) e siloxano0polióxido de propileno (POP) contendo fármacos foram estabelecidas nessa dissertação. A capacidade de liberação do diclofenaco de sódio por essas matrizes foi estudada a partir de curvas de liberação obtidas em meio aquoso. A caracterização das amostras foi realizada utilizando0se as técnicas de DSC, TG0DTA, DMA, DRX, SAXS, RMN do 13 C, 29 Si e do 23 Na e espectroscopia Raman. O estudo de liberação revelou que é possível controlar a velocidade de saída do fármaco a partir da variação da massa molecular da cadeia polimérica e da concentração do diclofenaco de sódio ou da combinação de precursores híbridos de diferentes classes. As medidas de SAXS “in situ” mostraram que o intumescimento é acompanhado por um relaxamento da matriz polimérica, conduzindo a um afastamento dos grupos siloxano constituintes da molécula. Esse relaxamento também é observado quando se acrescenta fármaco à matriz híbrida polimérica. As medidas de DSC indicaram a existência de interações entre as matrizes híbridas POE e o diclofenaco, mudanças de cristalinidade da fase polimérica e, quando associadas a medidas de TG0DTA e DMA, mostraram que as matrizes híbridas apresentam elevada estabilidade térmica e mecânica. Os espectros de RMN revelaram que a matriz híbrida possui elevado grau de policondensação, que o fármaco se apresenta de forma dissociada dentro da matriz, e que as amostras contendo alta concentração de fármaco apresentam aumento na rigidez da parte polimérica da matriz. Além disso, foi possível definir as regiões de interação das moléculas de diclofenaco de sódio com a matriz polimérica com associação da espectroscopia Raman
The preparation conditions of siloxane poly(ethylene oxide) PEO and siloxane poly(propylene oxide) PPO hybrid matrixes containing drugs have been established in this work. The ability of these matrixes to release sodium diclefenac (SDF) was studied from release profiles in aqueous medium. The samples characterization was performed from DSC, TG0DTA, DMA, XRD, SAXS, ¹³C, ² 9 Si and ²³Na NMM and Raman meassurements. The release study revealed that the drugs flux release can be controlled by the polymer molecular weight, the SDF concentration or by combining hybrid precursors of different class. In situ SAXS measurements have shown that swelling is followed by matrix relaxation, giving rise to more separated siloxane groups in the polymeric moities. This relaxation is also observed as drug is loaded in the hybrid matrix. DSC measurements have indicated both the presence of interactions between POE hybrid matrix and SDF, and change in the polymer phase crystallinity. Moreover when these measurements were, associated to TG0DTA and DMA results, they have shown that hybrid matrix presents both high thermal and mechanical stability. The NMR study revealed that matrix shows high polycondensation degree, the drug is loaded insideis in its dissociated form and samples containing the highest tested SDF concentration present more rigid polymer moities. Moreover, the regions responsible for matrix and SDF molecules interaction were determined by associating the Raman results.

Made available in DSpace on 2016-08-12T18:48:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-07. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-12T18:51:01Z : No. of bitstreams: 1 000855798.pdf: 6201714 bytes, checksum: 5de571e3362a935e39bf396e78ced56f (MD5)
Este trabalho descreve a síntese e caracterização de novos materiais híbridos orgânico-inorgânicos, ureasil-polióxido de etileno (POE)/quitosana, para aplicação na liberação controlada de fármacos. Como fármaco-modelo foi utilizado o cloridrato de pramoxina, anestésico local que apresenta ampla utilização em preparações farmacêuticas. Os híbridos ureasil-poliéter são materiais biocompatíveis, transparentes e flexíveis que podem ser aplicados como sistemas de liberação controlada de fármacos, enquanto a quitosana é um polímero biodegradável, biocompatível e de baixa toxicidade que tem sido muito utilizado com este fim. A síntese foi realizada utilizando o método sol-gel através da adição da quitosana ao precursor híbrido ureasil-POE1900, durante a etapa de hidrólise ácida e condensação do precursor. Como catalisadores foram utilizados o ácido clorídrico e o ácido acético, e a solução de hidrólise teve a água como componente majoritário, ou único, para facilitar a adição da quitosana nestes materiais devido a sua insolubilidade em etanol e solventes orgânicos. Os materiais, antes e depois da adição do fármaco, foram caracterizados por diferentes técnicas físico-químicas como: FTIR (Espectroscopia de infravermelho), DSC (Calorimetria exploratória diferencial), TG (Analise termogravimétrica), DRX (Difração de raios X), SAXS (Espalhamento de raios X a baixo ângulo) e RMN (Espectroscopia de ressonância magnética nuclear). Ensaios de intumescimento em água e de liberação do fármaco, tanto em água quanto em soluções tampão com diferentes pH, foram realizados e suas cinéticas estudadas pelo modelo de Ritger-Peppas. Foram obtidos materiais transparentes, flexíveis, insolúveis em água e com baixa cristalinidade. Tanto a quitosana quanto o fármaco dissolvem-se na matriz híbrida, e a sua adição não causou modificação na tendência de...
This work describes the synthesis and characterization of novel organic-inorganic hybrid materials, ureasil-polyethylene oxide (PEO)/chitosan, as controlled delivery system of drugs. Pramoxine hydrochloride was used as drug-model. It is a local anesthetic with widespread use in pharmaceutical preparations. Ureasil-polyether hybrids are biocompatible, flexible and transparent materials that have been used as controlled drug delivery systems, while chitosan is a biodegradable, biocompatible and low toxicity polymer, which has long been used for this same purpose. The synthesis was performed using the sol-gel method by adding chitosan to ureasil-PEO1900 hybrid precursor. Addition occurs during the acid hydrolysis and condensation reactions of this precursor. Hydrochloric and acetic acids were used as catalysts. Due to the insolubility of chitosan in ethanol and organic solvents, water was used in the hydrolysis solution as the main component or alone. The materials before and after drug addition were characterized by different physicochemical techniques such as FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), DSC (Differential Scanning Calorimetry), TG (Thermogravimetric Analysis), XRD (X-Ray Diffraction), SAXS (Small Angle X-ray Scattering) and NMR (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy). Studies of swelling and in vitro drug release in water were done. The last one study was done in different pH buffer solutions too. The kinetics of both processes was studied by the Ritger-Peppas model. The obtained materials were transparent, rubbery, flexible, water-insoluble, and showed low crystallinity. The chitosan and the drug showed a good dissolution in the hybrid matrix. This addition did not cause change in a natural tendency of PEO crystallization, did not affect the mobility of the chains or the inter-chain interactions of the amorphous polymeric phase. However, thermal stability of hybrids prepared with...

Orientador: Sandra Helena Pulcinelli
Banca: Raul Cesar Evangelista
Banca: Agnieszka Joanna Pawlicka Maule
Resumo: As condições de preparação de matrizes híbridas siloxano0polióxido de etileno (POE) e siloxano0polióxido de propileno (POP) contendo fármacos foram estabelecidas nessa dissertação. A capacidade de liberação do diclofenaco de sódio por essas matrizes foi estudada a partir de curvas de liberação obtidas em meio aquoso. A caracterização das amostras foi realizada utilizando0se as técnicas de DSC, TG0DTA, DMA, DRX, SAXS, RMN do 13 C, 29 Si e do 23 Na e espectroscopia Raman. O estudo de liberação revelou que é possível controlar a velocidade de saída do fármaco a partir da variação da massa molecular da cadeia polimérica e da concentração do diclofenaco de sódio ou da combinação de precursores híbridos de diferentes classes. As medidas de SAXS "in situ" mostraram que o intumescimento é acompanhado por um relaxamento da matriz polimérica, conduzindo a um afastamento dos grupos siloxano constituintes da molécula. Esse relaxamento também é observado quando se acrescenta fármaco à matriz híbrida polimérica. As medidas de DSC indicaram a existência de interações entre as matrizes híbridas POE e o diclofenaco, mudanças de cristalinidade da fase polimérica e, quando associadas a medidas de TG0DTA e DMA, mostraram que as matrizes híbridas apresentam elevada estabilidade térmica e mecânica. Os espectros de RMN revelaram que a matriz híbrida possui elevado grau de policondensação, que o fármaco se apresenta de forma dissociada dentro da matriz, e que as amostras contendo alta concentração de fármaco apresentam aumento na rigidez da parte polimérica da matriz. Além disso, foi possível definir as regiões de interação das moléculas de diclofenaco de sódio com a matriz polimérica com associação da espectroscopia Raman
Abstract: The preparation conditions of siloxane poly(ethylene oxide) PEO and siloxane poly(propylene oxide) PPO hybrid matrixes containing drugs have been established in this work. The ability of these matrixes to release sodium diclefenac (SDF) was studied from release profiles in aqueous medium. The samples characterization was performed from DSC, TG0DTA, DMA, XRD, SAXS, ¹³C, ² 9 Si and ²³Na NMM and Raman meassurements. The release study revealed that the drugs flux release can be controlled by the polymer molecular weight, the SDF concentration or by combining hybrid precursors of different class. In situ SAXS measurements have shown that swelling is followed by matrix relaxation, giving rise to more separated siloxane groups in the polymeric moities. This relaxation is also observed as drug is loaded in the hybrid matrix. DSC measurements have indicated both the presence of interactions between POE hybrid matrix and SDF, and change in the polymer phase crystallinity. Moreover when these measurements were, associated to TG0DTA and DMA results, they have shown that hybrid matrix presents both high thermal and mechanical stability. The NMR study revealed that matrix shows high polycondensation degree, the drug is loaded insideis in its dissociated form and samples containing the highest tested SDF concentration present more rigid polymer moities. Moreover, the regions responsible for matrix and SDF molecules interaction were determined by associating the Raman results.
Mestre

Orientador: Sandra Helena Pulcinelli
Orientador: Carlos Andrés Peniche Covas
Banca: Rodrigo Fernando Costa Marques
Banca: Marlus Chorilli
Banca: Kátia Jorge Ciuffi
Banca: Juliano Alexandre Chaker
Resumo: Este trabalho descreve a síntese e caracterização de novos materiais híbridos orgânico-inorgânicos, ureasil-polióxido de etileno (POE)/quitosana, para aplicação na liberação controlada de fármacos. Como fármaco-modelo foi utilizado o cloridrato de pramoxina, anestésico local que apresenta ampla utilização em preparações farmacêuticas. Os híbridos ureasil-poliéter são materiais biocompatíveis, transparentes e flexíveis que podem ser aplicados como sistemas de liberação controlada de fármacos, enquanto a quitosana é um polímero biodegradável, biocompatível e de baixa toxicidade que tem sido muito utilizado com este fim. A síntese foi realizada utilizando o método sol-gel através da adição da quitosana ao precursor híbrido ureasil-POE1900, durante a etapa de hidrólise ácida e condensação do precursor. Como catalisadores foram utilizados o ácido clorídrico e o ácido acético, e a solução de hidrólise teve a água como componente majoritário, ou único, para facilitar a adição da quitosana nestes materiais devido a sua insolubilidade em etanol e solventes orgânicos. Os materiais, antes e depois da adição do fármaco, foram caracterizados por diferentes técnicas físico-químicas como: FTIR (Espectroscopia de infravermelho), DSC (Calorimetria exploratória diferencial), TG (Analise termogravimétrica), DRX (Difração de raios X), SAXS (Espalhamento de raios X a baixo ângulo) e RMN (Espectroscopia de ressonância magnética nuclear). Ensaios de intumescimento em água e de liberação do fármaco, tanto em água quanto em soluções tampão com diferentes pH, foram realizados e suas cinéticas estudadas pelo modelo de Ritger-Peppas. Foram obtidos materiais transparentes, flexíveis, insolúveis em água e com baixa cristalinidade. Tanto a quitosana quanto o fármaco dissolvem-se na matriz híbrida, e a sua adição não causou modificação na tendência de...
Abstract: This work describes the synthesis and characterization of novel organic-inorganic hybrid materials, ureasil-polyethylene oxide (PEO)/chitosan, as controlled delivery system of drugs. Pramoxine hydrochloride was used as drug-model. It is a local anesthetic with widespread use in pharmaceutical preparations. Ureasil-polyether hybrids are biocompatible, flexible and transparent materials that have been used as controlled drug delivery systems, while chitosan is a biodegradable, biocompatible and low toxicity polymer, which has long been used for this same purpose. The synthesis was performed using the sol-gel method by adding chitosan to ureasil-PEO1900 hybrid precursor. Addition occurs during the acid hydrolysis and condensation reactions of this precursor. Hydrochloric and acetic acids were used as catalysts. Due to the insolubility of chitosan in ethanol and organic solvents, water was used in the hydrolysis solution as the main component or alone. The materials before and after drug addition were characterized by different physicochemical techniques such as FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), DSC (Differential Scanning Calorimetry), TG (Thermogravimetric Analysis), XRD (X-Ray Diffraction), SAXS (Small Angle X-ray Scattering) and NMR (Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy). Studies of swelling and in vitro drug release in water were done. The last one study was done in different pH buffer solutions too. The kinetics of both processes was studied by the Ritger-Peppas model. The obtained materials were transparent, rubbery, flexible, water-insoluble, and showed low crystallinity. The chitosan and the drug showed a good dissolution in the hybrid matrix. This addition did not cause change in a natural tendency of PEO crystallization, did not affect the mobility of the chains or the inter-chain interactions of the amorphous polymeric phase. However, thermal stability of hybrids prepared with...
Doutor

Ordered mesoporous materials are currently a field of intensive research activity due to their high potential in a very broad range of applications. Mesoporous materials like SBA-15 posses large surface areas (690-1040m2.g-1) and pores size ranging from 4.6 to 30nm and are considered a suitable material for hosting and further delivery a variety of molecules of pharmaceutical interest. Temperature-responsive hydrogels, such as poly(N-isopropylacrylamide) P(N-iPAAm), are a well-studied class of drug delivery systems, as they can respond pronouncedly to temperature changes. In water, P(N-iPAAm) exhibits phase transition at a lower critical solution temperature (LCST) of approximately 33C. Below the LCST, the hydrogel incorporates water and swells, whereas the release of water in response to an increase in temperature causes shrinkage. Therefore, the combination of the mesoporous material SBA-15 with the polymeric gel poli(N-isopropylacrylamide) can lead to the formation of a material with potential for application as new drug delivery systems, because self-regulated delivery allows for drug release when it is needed. In this work, we study the synthesis and characterization of hybrids consisting of the poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel and SBA-15 to evaluate the applicability of this system as a matrix for controlled drug delivery. Hybrid materials were synthesized following two different routes named as Route 1 and Route 2. In Route 1 the inorganic portion was synthesized together the polymeric gel. The procedure adopted in Route 2 to incorporate the hydrogel into the SBA-15 network was monomer adsorption followed by in situ polymerization, with different ratios of polymer/silica. The materials were characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Nitrogen Adsorption, Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Small Angle X Ray Scattering (SAXS), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Nuclear Magnetic Resonance (RMN), Ultraviolet Visible Diffuse Reflectance Spectroscopy (UV-VIS-DRS) and Thermal Analysis. Through the FTIR analysis technique, it was possible to observe characteristic absorption bands of the silica vibrations, as well as absorption vibrations bands due the presence of polymeric material, suggesting the incorporation of P(N-iPAAm) into the silica structure. The presence of the atenolol in the mesoporous material and hybrids was also confirmed by FTIR. The thermal stability and the degradation of the polymer chains with and without drug were determined by thermogravimetry. The incorporation of the polymer phase into the mesoporous silica led to a significant change in the structural properties of the system, with the decrease of the specific surface area, pore size and pore volume. A symmetric reduction in hysteresis was observed after the formation of P(N-iPAAm) in the SBA-15 network, probably due to the presence of constrictions in the porous structure. It was observed a bimodal porosity in the pure and hybridssamples. For SBA-15, the bimodal porosity can be due to the presence of primary and secondary mesoporores. For hybrid samples, the bimodal porosity can be caused by the presence of the pores with constrictions. The adsorption isotherms obtained after atenolol incorporation into the pores of SBA-15 and [SBA-15/P(N-iPAAm)] still displayed a mesoporous characteristic. The results obtained by SEM, TEM and SAXS for the samples reveal a well-defined hexagonal arrangement of uniform mesoporous structure. The presence of hydrogel into the mesoporous silica structure was confirmed by RMN-MAS and UV-VIS. Atenolol was incorporated into the samples by soaking the sample disks into drug solution (10mg.mL-1). The amount of atenolol incorporeted in the pure sample and hybrids systems varies from 17 to 18% (m/m). A release assay with atenolol monitored by UV-VIS spectroscopy was performed for pure SBA-15 and a hybrid system at different temperatures in order to evaluate the influence of the thermosensitive behavior of the polymer on the release kinetics. The response of the hybrid system as a drug delivery device is influenced by the volumetric contraction of P(N-iPAAm) up to the lower critical solution temperature due to phase transition. Above the lower critical solution temperature (LCST), drug release depends essentially on the temperature. The above results are promising to evaluate the adsorption capacity and kinetics in drug delivery process from the porous structure of the hybrid system modulated by the incorporation of the polymeric gel.
Materiais mesoporosos ordenados têm sido objeto de um número crescente de estudos em aplicações distintas. A sílica mesoporosa com estrutura hexagonal, SBA-15, apresenta elevada área superficial (690-1040m2.g-1) e tamanho de poros usualmente em torno de 4,6 a 30nm, sendo assim, um material apropriado para incorporar e liberar uma grande variedade de moléculas. Géis poliméricos termossensíveis também são exemplos muito estudados para esse fim. Um desses géis é o poli(N-isopropilacrilamida), que apresenta temperatura de transição de fases (Tt) em torno de 32ºC. Abaixo desta temperatura ele encontra-se no estado expandido, quando em contato com água, e acima dela o hidrogel sofre uma contração expulsando a água de seu interior. Portanto, a combinação do material mesoporoso SBA-15 com o gel polimérico poli(N-isopropilacrilamida) pode conduzir à formação de um material com potencial para aplicação como dispositivos para liberação controlada de drogas. Neste trabalho, estudou-se a síntese e caracterização do material híbrido SBA-15/poli(N-isopropilacrilamida) para avaliar sua aplicação como sistema de liberação controlada do fármaco atenolol. O híbrido SBA-15/poli(N-isopropilacrilamida) foi sintetizado por duas rotas distintas denominadas de Rota 1 e Rota 2. Na Rota 1 a matriz inorgânica foi sintetizada conjuntamente com o gel polimérico. Na rota 2, foi feita a adsorção de monômeros nos poros do SBA-15, seguida pela polimerização in situ, obtendo-se desta forma, diferentes proporções gel polimérico/sílica. A caracterização do SBA-15, do P(N-iPAAm) e dos híbridos foi feita por Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), Adsorção de Nitrogênio, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS), Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Espectroscopia UV-VIS por Reflectância Difusa. Por meio da técnica de espectroscopia de absorção na região do infravermelho, foi possível observar, a partir dos espectros das amostras híbridas, bandas de absorção características das vibrações da rede de sílica, bem como bandas de absorção referentes às vibrações do material polimérico indicando a incorporação de P(N-iPAAm) na estrutura da sílica. A presença do fármaco atenolol no material mesoporoso e nos híbridos também pode ser confirmada por meio das medidas de FTIR. A estabilidade térmica e as degradações que ocorrem nos componentes puros, bem como nos híbridos, com e sem atenolol, foram investigadas e estabelecidas pela análise termogravimétrica. Por meio da TG foi possível quantificar a presença do gel polimérico e do atenolol nos híbridos sintetizados neste trabalho. A presença do gel conduziu a alterações na estrutura do material final, com a diminuição da área superficial, tamanho e volume de poros. Uma diminuição na simetria das histereses foi observada apósformação do P(N-iPAAm), provavelmente devido à presença de constrições na estrutura de poros do material. Tanto na amostra pura como nas amostras híbridas observou-se uma distribuição de tamanho de poros bimodal. No caso da amostra pura, essa distribuição bimodal pode ser devido à presença de mesoporos de diferentes diâmetros, como, por exemplo, mesoporos primários e secundários. Já para as amostras híbridas, talvez a presença de poros com constrições seja a causa da distribuição bimodal. As isotermas de adsorção das amostras mesoporosas incorporadas com o fármaco apresentaram-se similares aquelas das amostras puras (SBA-15 e híbridos), mantendo as características mesoporosas. Entretanto, o volume total de nitrogênio adsorvido diminuiu para todas as pressões relativas, indicando que o fármaco talvez tenha sido adsorvido nos poros desses materiais. Os resultados de MEV, MET e SAXS do SBA-15 e dos híbridos revelaram uma estrutura bem ordenada de mesoporos, característica intrínseca desses materiais. Por meio das medidas de ressonância magnética nuclear de 13C de estado sólido (RMN-MAS) nas amostras híbridas, foi possível caracterizar o gel P(N-iPAAm) na matriz de sílica. Com as medidas de UV-VIS por reflectância difusa, realizadas com as amostras híbridas e o SBA-15, foi possível identificar a presença do gel polimérico nas amostras híbridas. O SBA-15 e os híbridos sintetizados, na forma de pó, foram colocados em solução de atenolol, com concentração de 10mg.mL-1, para incorporação do fármaco. Após incorporação, a mistura foi filtrada e o material retido no filtro foi prensado para produção de pastilhas. A quantidade do fármaco atenolol incorporado tanto no SBA-15 quanto nos híbridos SBA-15/poli(N-isopropilacrilamida) foi de 17 a 18% (m/m). A liberação de atenolol, a partir da amostra mesoporosa pura e dos híbridos, foi realizada em diferentes temperaturas e conduzida por meio de fluxo contínuo, de forma analisar a influência da temperatura na cinética de liberação de atenolol. A resposta do sistema híbrido, como um dispositivo para liberação de drogas, foi influenciada pela contração volumétrica do P(N-iPAAm). Abaixo da temperatura de solução crítica inferior, a liberação do atenolol é governada pelo comportamento de fases do gel P(N-iPAAm), enquanto que, acima dessa temperatura, a droga liberada depende essencialmente da temperatura. Esses resultados são promissores para estudos da capacidade de adsorção e cinética de liberação de fármacos a partir da estrutura porosa do híbrido modulada pela incorporação do gel polimérico.

Orientador: Renato Grillo
Resumo: Inúmeros sistemas nanoestruturados vêm sendo desenvolvidos para o transporte e liberação modificada de defensivos agrícolas nos últimos anos. Tais sistemas vêm se mostrando uma potencial ferramenta para reduzir a toxicidade destes ingredientes ativos no ambiente, bem como vêm melhorando a eficiência de pesticidas no campo. Entretanto pouco se conhece sobre o destino, toxicidade e mecanismos de ação destes nanocarreadores no ambiente. Neste sentido, o objetivo do presente trabalho foi desenvolver potenciais sistemas de liberação modificada, encapsulando o herbicida atrazina (ATZ) em carreadores lipídicos nanoestruturados (CLNs) sem e contendo nanopartículas inorgânicas (magnéticas (Fe3O4@AO) e plasmônicas (Au@CTAB)), a fim de construir um sistema de liberação marcado que possa ser rastreado, auxiliando assim em futuras análises destes nanocarreadores no ambiente. Para o desenvolvimento das nanoformulações a técnica de emulsificação/evaporação solvente foi aplicada e diversos métodos físico-químicos foram empregados para a sua caracterização. As nanoformulações permaneceram estáveis por mais de 60 dias à temperatura ambiente. Além disso, os CLNs demostraram ter índice de polidispersão (PDI) < 0,2, potencial zeta entre -5,38 ± 0,27 a -23,5 ± 1,25 mV e uma eficiência de encapsulação maior que 90 % para a ATZ. As análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV) revelaram ausência de agregados e morfologia esférica ao sistema. Além disso, as técnicas de espectroscopia de Infra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Numerous nanostructured systems have been developed for the transportation and modified release of crop protection products in recent years. Such systems have been shown to be a potential tool to reduce the toxicity of these active ingredients in the environment, as well as improving the efficiency of pesticides in the field. However, little is known about the fate, toxicity and mechanisms of action of these nanocarriers in the environment. In this sense, the objective of the present work was to develop potential modified release systems, encapsulating the herbicide atrazine (ATZ) in nanostructured lipid carriers (CLNs) without and containing inorganic (magnetic (Fe3O4 @ AO) and plasma (Au @ CTAB)) nanoparticles) , in order to build a marked release system that can be tracked, thus assisting in future analyzes of these nanocarriers in the environment. For the development of nanoformulations, the solvent emulsification / evaporation technique was applied and several physical-chemical methods were used for its characterization. The nanoformulations remained stable for more than 60 days at room temperature. In addition, CLNs have been shown to have a polydispersity index (PDI) <0.2, zeta potential between -5.38 ± 0.27 to -23.5 ± 1.25 mV and an encapsulation efficiency greater than 90% for the ATZ. Scanning electron microscopy (SEM) analyzes revealed the absence of aggregates and spherical morphology to the system. In addition, Infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray (DRX) techniq... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

Este trabalho investigou se os custos de mensuração explicam os arranjos híbridos presentes no fornecimento de serviços industriais segundo a abordagem da Economia dos Custos de Transação. Através de um estudo de caso em uma usina siderúrgica foram analisadas oitenta transações de longo prazo (non-spot) vigentes na data da pesquisa de campo. Foi construída uma escala de relacionalidade utilizada para classificar as transações na faixa híbrida de arranjos com a substituição da coerção legal por coerção via ordenamento privado. Para a coleta de dados e operacionalização das variáveis, foi feita uma análise de conteúdo dos documentos contratuais, bem como entrevistas com supervisores e operadores realizadas em loco com observação criteriosa do processo produtivo da firma. A amostra intencional reuniu 81% do orçamento anual de serviços da usina além de representar a população de relações de fornecimentos nos diversos níveis de complexidade de operação de contratação. Três modelos testaram o desenho dos contratos, a presença de mecanismos de ordenamento privado e a performance da transação. Foram utilizadas regressões tobit e ordered probit. Os resultados foram interpretados e considerados explicativos, porém não foi observada relação de causalidade. As hipóteses de que a natureza do serviço explica os arranjos híbridos na Usina, e que o desalinhamento do arranjo existente com o previsto pela teoria influencia a performance da transação, não foram rejeitadas. A pesquisa em controladoria e contabilidade, ao usar as novas teorias da firma para explicação de coordenação inter-firmas insere-se na crescente vertente de pesquisa econômica institucional aplicada à estratégia e coordenação de organizações. Deixa o mundo das firmas “black box” e adere a uma perspectiva melhor fundamentada economicamente.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014.
Made available in DSpace on 2015-04-29T21:06:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 333086.pdf: 8073512 bytes, checksum: aad5c9067ec65a8aecc952f1325eccb2 (MD5) Previous issue date: 2014
Neste trabalho apresentam-se metodologias de projeto de controladores de corrente para inversores conectados à rede, incluindo um controlador proporcional+ressonante, um controlador preditivo do tipo deadbeat e uma estratégia híbrida utilizando ambos controladores. Os controladores são aplicados em um sistema inversor trifásico, dois níveis, conectado à rede elétrica por meio de um filtro indutivo-capacitivo-indutivo (LCL). As seguintes análises são realizadas: modelagem do sistema completo, efeitos de variações paramétricas, avaliação de problemas relacionado à perturbações e o comportamento do sistema para grandes variações da impedância presente na rede elétrica. Os controladores projetados são testados em um protótipo de $ 10~$kW, no qual avaliam-se seus comportamentos dinâmicos e a distorção harmônica total resultante. Além disso, verificam-se suas estabilidades quando conectados à uma rede elétrica com comportamento altamente indutivo.

Abstract : This work presents design procedures for current controllers in grid-tied inverter applications including a proportional+resonant controller, a predictive deadbeat controller and a hybrid strategy using both concepts. The controllers are applied in a two-level three phase voltage source inverter system connected to the grid via an inductive-capacitive-inductive (LCL) filter. The following analyzes are performed: overall system modeling, effects of parametric variations, evaluation of disturbance related issues and the system behavior for large grid impedance variations. The design controllers are implemented in a 10 kW prototype. The dynamical responses are tested, the total harmonic distortion is evaluated and the performance with a highly inductive grid impedance is proven.

A presença de cargas não-lineares em um ponto do sistema de distribuição pode deformar a forma de onda de tensão devido ao consumo de correntes não senoidais. O uso de filtros ativos de potência permite uma redução significativa do conteúdo harmônico da corrente de alimentação. Entretanto, as estruturas digitais de controle para estes filtros, particularmente o cálculo das correntes de referência, pode necessitar de processamento de alto desempenho. Neste trabalho se propõe o desenvolvimento de estruturas de controle com alto desempenho de processamento, para aplicação em filtros ativos de potência. Neste sentido, é considerada uma arquitetura que permite processamento paralelo utilizando dispositivos lógicos programáveis. A estrutura desenvolvida utiliza um modelo híbrido com um DSP e uma FPGA. O DSP é utilizado para aquisição de sinais de tensão e corrente, controladores adicionais relacionados a fundamental e acionamento PWM. A FPGA é utilizada para o processamento intensivo do sinal de compensação de harmônicas. Desta forma, através da análise experimental são obtidas reduções significativas nos tempos de processamento comparadas as abordagens tradicionais utilizando somente DSP. Os resultados experimentais validam a estrutura projetada e são comparados com outras arquiteturas relatadas na literatura.
The presence of non-linear loads at a point in the distribution system may deform voltage waveform due to the consumption of non-sinusoidal currents. The use of active power filters allows significant reduction of the harmonic content in the supply current. However, the processing of digital control structures for these filters may require high performance hardware, particularly for reference currents calculation. This work describes the development of hardware structures with high processing capability for application in active power filters. In this sense, it considers an architecture that allows parallel processing using programmable logic devices. The developed structure uses a hybrid model using a DSP and an FPGA. The DSP is used for the acquisition of current and voltage signals, calculation of fundamental current related controllers and PWM generation. The FPGA is used for intensive signal processing, such as the harmonic compensators. In this way, from the experimental analysis, significant reductions of the processing time are achieved when compared to traditional approaches using only DSP. The experimental results validate the designed structure and these results are compared with other ones from architectures reported in the literature.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-06-27Bitstream added on 2014-06-13T20:12:08Z : No. of bitstreams: 1 mendes_jf_me_arafcf_parcial.pdf: 496742 bytes, checksum: 031c10b96f7070a5b508754d4d273375 (MD5)
Dentre os sistemas de liberação controlada de fármacos, os híbridos orgânico-inorgânicos destacam-se por apresentarem vantagens sobre os sistemas convencionais de liberação, tais como: flexibilidade, alta resistência mecânica e térmica, transparência e baixa solubilidade em água. Esses híbridos foram sintetizados através de uma rota química denominada sol-gel que usualmente utiliza como solvente o tetrahidrofurano (THF). O objetivo deste trabalho foi desenvolver formadores de filmes a partir de materiais híbridos com perfil de liberação controlada de fármacos e substituir o THF pelo etanol, por ser um solvente menos tóxico para aplicação na pele. Neste trabalho foram utilizados quatro polímeros, sendo dois à base de polióxido de etileno (POE) de massa molecular 500 e 1900 g mol-1 e dois à base de polióxido de propileno (POP) de massa molecular 400 e 2000 g mol-1. Os fármacos utilizados para o teste de liberação foram o cloridrato de pramoxina e o acetato de dexametasona. A caracterização desses materiais foi realizada por DSC, TG-DTA, DMA, infravermelho, RMN 1H, RMN 29Si, e SAXS. Os resultados das análises termo-mecânica revelaram que a substituição do solvente não influenciou na estabilidade térmica e na flexibilidade dos híbridos ureasil. Os resultados da caracterização estrutural por infravermelho, RMN e SAXS comprovaram a formação dos híbridos tanto em THF quanto em etanol, indicando que não houve mudanças estruturais significativas entre essas matrizes híbridas quando sintetizadas em ambos solventes. As curvas de SAXS coletadas in situ mostraram que o intumescimento na presença de água é acompanhado por um relaxamento da matriz polimérica, conduzindo a um afastamento dos grupos ureasil constituintes da molécula para a matriz híbrida do tipo POE 1900. O grau de...
Organic inorganic hybrids present several advantages as drug release systems such as: high flexibility, high mechanical and thermal resistance, transparency and low water solubility. These hybrids were synthesized by a chemical route called sol-gel usually used as the solvent tetrahydrofuran (THF). The aim of this study was to develop film formers from hybrid materials with drugs controlled release profile and to replace THF by ethanol, a less toxic solvent for skin application. In this work four polymers were used, two based on polyethylene oxide (PEO) of molecular weight 500 and 1900 g mol-1 and two based on polypropylene oxide (PPO) of molecular weight 400 and 2000 g mol1. The drugs used for the release experiment were pramoxine hydrochloride and dexamethasone acetate. The characterization of these materials was performed by DSC, TG-DTA, DMA, IR, NMR 1H, NMR 29Si, and SAXS. The results of thermo-mechanical analysis revealed that the solvent replacement has not affect the thermal stability and flexibility of the hybrid ureasil. The results of structural characterization by IR, NMR and SAXS confirmed the formation of hybrids both in THF and in ethanol, indicating no significant structural changes between these hybrid matrices when synthesized in both solvents. The SAXS measurements collected in situ showed that the swelling in the presence of water is followed by a relaxation of the polymer matrix, leading to an increase distance between siloxane nods present in the molecules of the hybrid matrix PEO-1900. The swelling degree of these matrices is related to the size of the polymer chain, to the ratio between the organic and inorganic domains and to the hydrophilic/hydrophobic ratio. The drugs incorporation was performed during the step of hydrolysis and condensation of hybrid matrices. The drug release experiments... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Leila Aparecida Chiavacci
Banca: Marlus Chorilli
Banca: Renata Fonseca Vianna Lopez
Resumo: Dentre os sistemas de liberação controlada de fármacos, os híbridos orgânico-inorgânicos destacam-se por apresentarem vantagens sobre os sistemas convencionais de liberação, tais como: flexibilidade, alta resistência mecânica e térmica, transparência e baixa solubilidade em água. Esses híbridos foram sintetizados através de uma rota química denominada sol-gel que usualmente utiliza como solvente o tetrahidrofurano (THF). O objetivo deste trabalho foi desenvolver formadores de filmes a partir de materiais híbridos com perfil de liberação controlada de fármacos e substituir o THF pelo etanol, por ser um solvente menos tóxico para aplicação na pele. Neste trabalho foram utilizados quatro polímeros, sendo dois à base de polióxido de etileno (POE) de massa molecular 500 e 1900 g mol-1 e dois à base de polióxido de propileno (POP) de massa molecular 400 e 2000 g mol-1. Os fármacos utilizados para o teste de liberação foram o cloridrato de pramoxina e o acetato de dexametasona. A caracterização desses materiais foi realizada por DSC, TG-DTA, DMA, infravermelho, RMN 1H, RMN 29Si, e SAXS. Os resultados das análises termo-mecânica revelaram que a substituição do solvente não influenciou na estabilidade térmica e na flexibilidade dos híbridos ureasil. Os resultados da caracterização estrutural por infravermelho, RMN e SAXS comprovaram a formação dos híbridos tanto em THF quanto em etanol, indicando que não houve mudanças estruturais significativas entre essas matrizes híbridas quando sintetizadas em ambos solventes. As curvas de SAXS coletadas in situ mostraram que o intumescimento na presença de água é acompanhado por um relaxamento da matriz polimérica, conduzindo a um afastamento dos grupos ureasil constituintes da molécula para a matriz híbrida do tipo POE 1900. O grau de... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: Organic inorganic hybrids present several advantages as drug release systems such as: high flexibility, high mechanical and thermal resistance, transparency and low water solubility. These hybrids were synthesized by a chemical route called sol-gel usually used as the solvent tetrahydrofuran (THF). The aim of this study was to develop film formers from hybrid materials with drugs controlled release profile and to replace THF by ethanol, a less toxic solvent for skin application. In this work four polymers were used, two based on polyethylene oxide (PEO) of molecular weight 500 and 1900 g mol-1 and two based on polypropylene oxide (PPO) of molecular weight 400 and 2000 g mol1. The drugs used for the release experiment were pramoxine hydrochloride and dexamethasone acetate. The characterization of these materials was performed by DSC, TG-DTA, DMA, IR, NMR 1H, NMR 29Si, and SAXS. The results of thermo-mechanical analysis revealed that the solvent replacement has not affect the thermal stability and flexibility of the hybrid ureasil. The results of structural characterization by IR, NMR and SAXS confirmed the formation of hybrids both in THF and in ethanol, indicating no significant structural changes between these hybrid matrices when synthesized in both solvents. The SAXS measurements collected in situ showed that the swelling in the presence of water is followed by a relaxation of the polymer matrix, leading to an increase distance between siloxane nods present in the molecules of the hybrid matrix PEO-1900. The swelling degree of these matrices is related to the size of the polymer chain, to the ratio between the organic and inorganic domains and to the hydrophilic/hydrophobic ratio. The drugs incorporation was performed during the step of hydrolysis and condensation of hybrid matrices. The drug release experiments... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

Orientador: Fauze Ahmad Aouada
Resumo: Com o objetivo de aplicar agroquímicos de uma forma controlada, e reduzir os danos à saúde e ao meio ambiente causados por estes, foram desenvolvidos neste trabalho, dois novos hidrogéis a partir de dois polissacarídeos diferentes carboximetilcelulose (CMC) e quitosana (Qs), suportados em redes de poli (ácido metacrílico)-co-poliacrilamida (PMAA-co-PAAm). Também foi investigada a influência da zeólita nas principais propriedades agroquímicas desses materiais como sorção e dessorção de herbicidas. A estabilidade da zeólita na solução polimérica foi estudada por meio de medidas de viscosidade. Estes comprovaram que a adição de polissacarídeo na solução formadora dos hidrogéis possibilita a obtenção de um hidrogel nanocompósito homogêneo. A incorporação da zeólita nos hidrogéis foi confirmada pela presença das bandas características da zeólita em 798 cm-1 e 600 cm-1 nos espectros de FTIR dos hidrogéis nanoestruturados. Outros indícios de incorporação foram a redução no volume dos poros e a presença de microporos nas paredes dos poros dos hidrogéis, aumento na massa residual dos hidrogéis nanoestruturados a 800ºC, observados nos resultados obtidos por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise termogravimétrica (TG), respectivamente. Constatou-se também que a presença da zeólita reduziu o grau de intumescimento desses materiais, devido ao decréscimo na elasticidade das cadeias poliméricas. Entretanto, nos resultados de dessorção observou-se que a presença da zeólita pode... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: In order to apply agrochemicals in a controlled manner, and to reduce the damages to the health and environmental caused by these, two new hydrogels based on carboxymethylcellulose (CMC) and chitosan (Qs) polysaccharides supported on poly(methacrylic acid)-co-polyacrylamide (PMAA-co-PAAm) networks were synthesized. The influence of zeolite on the main properties of these materials such as sorption and desorption was also investigated. The stability of zeolite in the polymeric solution was studied by viscosimetry. These results showed that the addition of polysaccharide in the hydrogel-forming solution enables the obtaining of homogeneous nanocomposite hydrogels. The incorporation of zeolite into hydrogels was confirmed by the presence of spectroscopic bands at 798 cm-1 and 600 cm-1 in the FTIR nanocomposite spectra. Other indicatives were the reduction in pore volume and the presence of micropores in the pore walls of zeolite hydrogels, and increase in the residual mass of nanostructured hydrogels at 800ºC, observed by scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TG), respectively. It was also observed that the presence of zeolite reduced the degree of swelling of these materials, due to the decrease in the elasticity of the polymeric chains. The results of desorption in saline medium show that the hydrogels studied in this work can reduce the presence of Al+3 ions, which in acidic soils are harmful to some crops. These results indicate that the hydrogel... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais
This work proposes a design methodology of fuzzy controllers for systems that do not offer any intuitive information to the control designer, in order to provide guidelines to construct the fuzzy conventional controllers. The design methodology involves the application of artificial intelligence techniques, where the fuzzy controllers are obtained by an optimization process that uses genetic algorithms. For this optimization procedure, the knowledge of the system dynamics is required. From the experimental inputs and outputs of the system, an artificial neural network is trained and, in that way, it is possible to model the dynamic behavior of the plant. The rule base, the weights of the rules and the input membership functions are optimized. The goal of this methodology is the control the vibrations of complex dynamic systems, such as vibration control of plates instrumented with piezoelectric sensors and actuators. In this work, the fundamentals of fuzzy control, artificial neural networks and genetic algorithms are presented. The proposed control methodology is evaluated numerically and experimentally on the control of a vibratory system with one degree of freedom, and on a steel cantilever test beam. The first system is controlled by electromagnetic actuators and the beam is controlled by piezoelectric actuators. Many controllers are evaluated in time and frequency domains. For the studied cases, it is concluded that the proposed methodology is efficient and also some considerations are made about the future works based of the presented search.
Este trabalho propõe uma metodologia de projeto de controladores fuzzy para sistemas, que não oferecem ao projetista de controle informações intuitivas suficientes para orientá-lo na construção convencional dos controladores fuzzy. A metodologia de projeto envolve a aplicação de técnicas de inteligência artificial, onde os controlares fuzzy são obtidos a partir de um processo de otimização que utiliza os algoritmos genéticos. Esse mecanismo de otimização, por sua vez, requer o conhecimento da dinâmica do sistema. Uma rede neural artificial é então treinada para, a partir de dados de entrada e saída do sistema, modelar o comportamento dinâmico da planta. São otimizados a base de regras, o peso das regras e as funções de pertinência de entrada. A motivação do trabalho é o controle de vibrações em sistemas dinâmicos complexos, como, por exemplo, o controle de vibração em placas instrumentadas com vários sensores e atuadores piezelétricos. O trabalho apresenta os fundamentos do controle fuzzy, das redes neurais artificiais e dos algoritmos genéticos. A metodologia de controle proposta é avaliada numérica e experimentalmente no controle de mesa vibratória de um grau de liberdade e de uma viga de aço engastada-livre. A mesa é controlada por atuadores eletromagnéticos e a viga por atuadores piezelétricos. Diversos controladores são avaliados no domínio do tempo e da freqüência. O trabalho conclui que, para os casos estudados, a metodologia proposta é eficiente e aponta, ainda, nas considerações finais, alguns desdobramentos futuros da pesquisa realizada.
Mestre em Engenharia Mecânica

Os sistemas elétricos de potência são frequentemente submetidos a perturbações causadas, por exemplo, por um aumento súbito de carga ou por um curto-circuito em uma linha de transmissão. Estas perturbações podem gerar oscilações eletromecânicas no sistema, uma vez que a velocidade dos geradores oscila. Para reduzir tais oscilações, controladores de sistema de potência são utilizados sendo, os mais comuns, controladores do tipo PSS (Power System Stabilizer). Porém, em alguns sistemas, somente o emprego de PSSs não é suficiente para garantir um nível mínimo satisfatório de amortecimento, sendo necessário recorrer a outros tipos de controladores. Desta forma, controladores do tipo FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System), principalmente o TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor) se tornaram uma alternativa atraente no auxílio ao amortecimento dos sistemas de potência. O controle do TCSC é feito por um controlador POD (Power Oscilation Damper) que é empregado como controle suplementar do dispositivo. No entanto, apenas o emprego dos controladores não garante um bom amortecimento, fazendo-se necessária uma boa sintonia dos mesmos. A sintonia destes controladores é, na maioria das vezes, feita de forma manual, ou seja, usando o método de tentativa e erro, podendo demandar um tempo relativamente elevado, mesmo que feita por um engenheiro experiente. Para evitar que o projetista dispense tempo procurando uma sintonia adequada para os controladores, métodos automáticos de sintonia vêm sendo estudados. Tais métodos têm como principal vantagem a sintonia dos controladores considerando vários pontos de operação do sistema simultaneamente, fazendo com que o controlador seja robusto para variações em seu ponto de operação nominal. Os métodos automáticos de sintonia utilizam métodos de otimização local ou métodos de otimização global. Os métodos de busca local têm a rapidez como principal vantagem, porém podem não convergir para um valor satisfatório de amortecimento estipulado pelo projetista. Os métodos de busca global, em grande parte das vezes, convergem para um valor de amortecimento solicitado pelo projetista, porém em um tempo elevado. Este trabalho propõe um método de sintonia dos controladores utilizando uma estrutura híbrida, ou seja, algoritmos de busca global juntamente com algoritmos de busca local. Primeiramente uma busca global é feita pelo algoritmo até que um critério de parada, definido pelo projetista, seja alcançado (geralmente um valor de amortecimento mínimo para o sistema). Assim, os parâmetros dos controladores sintonizados pela busca global serão entrada de um método de busca local. O algoritmo de busca local tende a refinar a sintonia dos controladores aumentando, assim, o amortecimento do sistema até um valor especificado pelo projetista. Neste trabalho a busca global é realizada por um algoritmo genético enquanto que a busca local é feita por um algoritmo baseado no gradiente descendente da função objetivo (neste caso o amortecimento). As principais vantagens do algoritmo proposto são a diminuição do tempo de sintonia e o esforço computacional, se comparado a métodos de busca global, verificadas nos resultados do trabalho.
Electric Power Systems are constantly subjected to perturbations, which can be caused for several different reasons, e.g., due to a sudden load increase or a short circuit in a transmission line. These perturbations can induce electromechanical oscillations in the power system, since the angular speed of the generators oscillates. To reduce such oscillations, power system controllers are used, and the most common ones are the PSSs (Power System Stabilizers). In some systems, however, the usage of PSSs is not sufficient to guarantee a satisfactory level for the minimum damping, being necessary the usage of other types of controllers. Hence, FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) controllers, specially the TCSC (Thyristor Controlled Series Capacitor), became an attractive alternative to enhance the damping of electric power systems. The TCSC control action is performed by a POD (Power Oscillation Damper) controller, which is a supplementary control function of the device. However, it is not only the usage of such controllers that guarantees a sufficient damping, but also a good tuning of their parameters. The tuning of such controllers is ordinarily performed manually, using a trial-and-error method, which can last for a long time, even for experienced engineers. To facilitate the designers work in the tuning of the controllers parameters, automatic tuning methods are being studied. Such methods have the main advantage of considering several operating points of the system simultaneously, yielding a robust controller regarding variations in its nominal operating point. The aforementioned automatic tuning methods use local optimization methods or global optimization methods. The local optimization methods have the speed as the main advantage, but they can have convergence issues in the search for the minimum satisfactory damping threshold desired by the designer. The global optimization methods, on the other hand, ordinarily converge for the desired minimum damping threshold, but with large convergence times. This work proposes a controller tuning method using a hybrid structure, i.e., global search methods with local search methods. Initially, a global search is performed by the algorithm until a stop criteria is met, as defined by the designer (usually a minimum damping for the system). Thus, the controller parameters tuned by the global search method are the input values of a local search method. The local search algorithm actually refines the controllers tuning, increasing the system damping to the value defined by the designer. In this work the global search is performed by a genectic algorithm while the local search is performed by an algorithm based in the gradient descent of objective function (damping in this case). The greatest advantages of the proposed algorithm are the possible decrease in computational time and effort, when compared to global search methods, verified in the work results.

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:46Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-22Bitstream added on 2015-03-03T12:07:03Z : No. of bitstreams: 1 000806900_20160630.pdf: 282544 bytes, checksum: 71a168e3a8e025b529d479308c11970f (MD5) Bitstreams deleted on 2016-07-01T13:02:19Z: 000806900_20160630.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2016-07-01T13:03:17Z : No. of bitstreams: 1 000806900.pdf: 8156100 bytes, checksum: 5e58a1a6f4fdb72aee2788b37b187dbe (MD5)
A presente tese teve como propósito preparar e caracterizar nanocompósitos formados por híbridos siloxano-poliéter com a incorporação de argila em diferentes teores, para a utilização no controle da liberação do diclofenaco de sódio. Como fase inorgânica do híbrido foi utilizado o (3-isocianatopropil)trietoxisilano (IsoTreos) e como fase orgânica foi utilizado um polímero modificado, o poli(óxido)etileno de massa molar 1900 g/mol. Foram utilizados 3 tipos de argila comercialmente conhecidas como Cloisite®, Cloisite 20A® e Cloisite 30B®, com o intuito de aproveitar suas propriedades de barreira de difusão no controle do perfil de liberação do fármaco. Tanto a argila como o diclofenaco de sódio foram incorporados durante as etapas de hidrólise e policondensação. A estrutura nanoscópica dos xerogéis foi analisada por espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS) e as propriedades de liberação do fármaco por espectroscopia UV-visível. A intercalação ou esfoliação das lamelas das argilas foi investigada por difração de raios X (XRD). As técnicas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica e termodiferencial (TG-DTA) forneceram informações a respeito da estabilidade térmica, do comportamento da cristalização e fusão dos nanocompósitos. Difratogramas de raios X dos nanocompósitos incorporados com a Cloisite® indicam aumento do espaço interlamelar da argila após a formação dos híbridos, levando a estruturas intercaladas, independentemente do teor de argila utilizado. Nanocompósitos contendo a argila Cloisite 30B®, incorporada com um modificador polar, levaram a estruturas esfoliadas, enquanto os que contem a argila Cloisite 20A®, incorporada com um modificador apolar, apresentaram estruturas intercaladas. Pelas curvas de DSC foi possível mostrar que os híbridos contendo argila apresentaram um maior grau de cristalinidade...
In this thesis we intended to prepare and characterize nanocomposites that were obtained from syloxane-polyether containing different amounts of clays, aiming to improve the controlled release properties of sodium diclophenac from these matrixes. The (3- isocyanatepropyl)triethoxysilane (IsoTreos) was used as the inorganic phase and the polyethileneoxide modified polymer, MM 1900g/mol as the organic one. Due to their diffusion barrier properties, three different commercial clays, known as Cloisite®, Cloisite 20A® and Cloisite 30B® were used aiming to improve the release profile of diclofenac. Both the clay and the drug were incorporated during the hydrolysis and condensation steps of samples preparation. The nanoscopic structure of xerogels was analysed by Small-Angle X-Ray Scattering (SAXS) while the release properties of diclofenac were followed by UV-Visible spectroscopy. Intercalation or exfoliation properties of the clay lamellae structure were investigated by X-Ray Diffraction (XRD), while the thermal stability, the fusion and crystallization behaviour of nanocomposites were followed by using differential scattering calorimetry (DSC) and thermal analysis (TG-DTA). Irrespective of the clay amount, the XRD patterns of nanocomposites containing Cloisite® show an increase of the clay interlamellae distance, indicating the formation of intercalated structures. For nanocomposites containing the Cloisite 30B® clay, incorporated by means of a polar modifier, exfoliated structures were observed, while for that prepared with the Cloisite 20A® clay, incorporated using an apolar modifier, intercalated structures were observed. DSC curves have shown that hybrids containing clays present higher fusion point and crystallinity degree than hybrids containing clay and drug. Moreover thermal analysis shows that the clays addition improves the thermal properties of hybrids. The swellling of xerogels was...

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:20:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-06-19. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:24:01Z : No. of bitstreams: 1 000859514.pdf: 3483784 bytes, checksum: b547cf28a51eb4183a1ac01ea16452fb (MD5)
Portadores de cadeias macromoleculares flexíveis e interligadas covalentemente, os hidrogéis são polímeros hidrofílicos, e quando sintetizados a partir da junção de polímeros sintéticos e naturais possuem excelente biocompatibilidade, biodegradabilidade e porosidade. O que amplia sua aplicabilidade desde liberação controlada, tanto de medicamentos quanto de nutrientes para o solo, implantes terapêuticos, cultura de células e cartilagens, dentre outros. Nesse trabalho, os hidrogéis nanocompósitos foram sintetizados via polimerização radical livre a partir de poliacrilamida (PAAm), carboximetilcelulose (CMC) e zeólita. A caracterização desses nanocompósitos foi realizada a partir de estudos de grau de intumescimento, no qual foram utilizados 4 meio diferentes (água destilada, NaCl (variando- se a concentração em 0,05; 0,10; 0,15 e 0,20 mol/L), CaCl 2 (a 0,15 mol/L) e AlCl 3 (a 0,15 mol/L)); propriedades cinéticas (n e k); espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR); microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análises térmicas (TG, DTG e DSC). Concluímos que os hidrogéis de PAAm, CMC e zeólita apresentaram menor capacidade de absorção quando comparados a hidrogéis de PAAm e CMC. Percebemos que a concentração de catalisador N, N, N', N' -tetrametiletilenodiamina (TEMED) tem forte influência sobre o grau de intumescimento dos hidrogéis, pois age diretamente na velocidade e na formação das reações que originam os hidrogéis nanocompósitos. As soluções salinas contendo cargas iônicas maiores (CaCl 2 e AlCl 3 ) apresentam menor desempenho no grau de intumescimento; enquanto que soluções com carga menor (NaCl) apresentam melhor desempenho, sendo que sua concentração não provocou grandes variações no grau de intumescimento. Como visto nas análises de FTIR, MEV e EDS, pode-se afirmar que houve interação entre os hidrogéis de PAAm e CMC...
Carriers and flexible macromolecular chains covalently linked, hydrogels are highly hydrophilic polymers, and when synthesized from the junction of synthetic and natural polymers have excellent biocompatibility, biodegradability and porosity. What expands its applicability from controlled release of both drugs as nutrients to the soil, therapeutic implants, cell culture and cartilage, and others. In this work, nanocomposite hydrogels formed from polyacrylamide (PAAm), carboxymethylcellulose (CMC) and zeolite were synthesized via free radical polymerization. The characterizations of these nanocomposites were made from swelling degree studies in four different media (distilled water, NaCl (varying the concentration of 0.05; 0.10; 0, 15 and 0.20 mol / L), CaCl 2 (0.15 mol / L) and AlCl 3 (0.15 mol / L); kinetic properties (n and k); fourier transform infrared spectroscopy (FTIR); scanning electron microscopy (SEM) and thermal analysis (TG, DTG and DSC). It was possible to conclude that the PAAm, CMC and zeolite hydrogels had lower absorption capacity when compared to hydrogels without zeolite. Also, the concentration of N, N, N', N' - tetramethylethylenediamine TEMED catalyst has strong influence on the degree of swelling of hydrogels, because it acts directly on the speed and in the polymerization reactions. Saline solutions containing large ionic charges (CaCl 2 and AlCl 3 ) have lower performance in the swelling degree when compared to solutions with small charge (NaCl), being that its variation no provoked significant changes in the swelling degree. As seen in the FTIR, SEM and EDS techniques, there was interaction between hydrogels PAAm and CMC with the zeolite, decreasing the matrix pore sizes which directly influences the degree of swelling and structure of hydrogels. From thermal analysis, it was possible to conclude that the zeolite increased the thermal stability of nanocomposites. Thus ...

Orientador: Celso Valentim Santilli
Banca: Leila Aparecida Chivacci
Banca: Katia Jorge Ciuffi
Banca: Eduardo Jose Nassar
Banca: Karim Dahmouche
Resumo: A presente tese teve como propósito preparar e caracterizar nanocompósitos formados por híbridos siloxano-poliéter com a incorporação de argila em diferentes teores, para a utilização no controle da liberação do diclofenaco de sódio. Como fase inorgânica do híbrido foi utilizado o (3-isocianatopropil)trietoxisilano (IsoTreos) e como fase orgânica foi utilizado um polímero modificado, o poli(óxido)etileno de massa molar 1900 g/mol. Foram utilizados 3 tipos de argila comercialmente conhecidas como Cloisite®, Cloisite 20A® e Cloisite 30B®, com o intuito de aproveitar suas propriedades de barreira de difusão no controle do perfil de liberação do fármaco. Tanto a argila como o diclofenaco de sódio foram incorporados durante as etapas de hidrólise e policondensação. A estrutura nanoscópica dos xerogéis foi analisada por espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS) e as propriedades de liberação do fármaco por espectroscopia UV-visível. A intercalação ou esfoliação das lamelas das argilas foi investigada por difração de raios X (XRD). As técnicas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) e análise termogravimétrica e termodiferencial (TG-DTA) forneceram informações a respeito da estabilidade térmica, do comportamento da cristalização e fusão dos nanocompósitos. Difratogramas de raios X dos nanocompósitos incorporados com a Cloisite® indicam aumento do espaço interlamelar da argila após a formação dos híbridos, levando a estruturas intercaladas, independentemente do teor de argila utilizado. Nanocompósitos contendo a argila Cloisite 30B®, incorporada com um modificador polar, levaram a estruturas esfoliadas, enquanto os que contem a argila Cloisite 20A®, incorporada com um modificador apolar, apresentaram estruturas intercaladas. Pelas curvas de DSC foi possível mostrar que os híbridos contendo argila apresentaram um maior grau de cristalinidade...
Abstract: In this thesis we intended to prepare and characterize nanocomposites that were obtained from syloxane-polyether containing different amounts of clays, aiming to improve the controlled release properties of sodium diclophenac from these matrixes. The (3- isocyanatepropyl)triethoxysilane (IsoTreos) was used as the inorganic phase and the polyethileneoxide modified polymer, MM 1900g/mol as the organic one. Due to their diffusion barrier properties, three different commercial clays, known as Cloisite®, Cloisite 20A® and Cloisite 30B® were used aiming to improve the release profile of diclofenac. Both the clay and the drug were incorporated during the hydrolysis and condensation steps of samples preparation. The nanoscopic structure of xerogels was analysed by Small-Angle X-Ray Scattering (SAXS) while the release properties of diclofenac were followed by UV-Visible spectroscopy. Intercalation or exfoliation properties of the clay lamellae structure were investigated by X-Ray Diffraction (XRD), while the thermal stability, the fusion and crystallization behaviour of nanocomposites were followed by using differential scattering calorimetry (DSC) and thermal analysis (TG-DTA). Irrespective of the clay amount, the XRD patterns of nanocomposites containing Cloisite® show an increase of the clay interlamellae distance, indicating the formation of intercalated structures. For nanocomposites containing the Cloisite 30B® clay, incorporated by means of a polar modifier, exfoliated structures were observed, while for that prepared with the Cloisite 20A® clay, incorporated using an apolar modifier, intercalated structures were observed. DSC curves have shown that hybrids containing clays present higher fusion point and crystallinity degree than hybrids containing clay and drug. Moreover thermal analysis shows that the clays addition improves the thermal properties of hybrids. The swellling of xerogels was...
Doutor

Orientador: Fauze Ahmad Aouada
Banca: José Antonio Malmonge
Banca: Elson Longo da Silva
Resumo: Portadores de cadeias macromoleculares flexíveis e interligadas covalentemente, os hidrogéis são polímeros hidrofílicos, e quando sintetizados a partir da junção de polímeros sintéticos e naturais possuem excelente biocompatibilidade, biodegradabilidade e porosidade. O que amplia sua aplicabilidade desde liberação controlada, tanto de medicamentos quanto de nutrientes para o solo, implantes terapêuticos, cultura de células e cartilagens, dentre outros. Nesse trabalho, os hidrogéis nanocompósitos foram sintetizados via polimerização radical livre a partir de poliacrilamida (PAAm), carboximetilcelulose (CMC) e zeólita. A caracterização desses nanocompósitos foi realizada a partir de estudos de grau de intumescimento, no qual foram utilizados 4 meio diferentes (água destilada, NaCl (variando- se a concentração em 0,05; 0,10; 0,15 e 0,20 mol/L), CaCl 2 (a 0,15 mol/L) e AlCl 3 (a 0,15 mol/L)); propriedades cinéticas (n e k); espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR); microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análises térmicas (TG, DTG e DSC). Concluímos que os hidrogéis de PAAm, CMC e zeólita apresentaram menor capacidade de absorção quando comparados a hidrogéis de PAAm e CMC. Percebemos que a concentração de catalisador N, N, N', N' -tetrametiletilenodiamina (TEMED) tem forte influência sobre o grau de intumescimento dos hidrogéis, pois age diretamente na velocidade e na formação das reações que originam os hidrogéis nanocompósitos. As soluções salinas contendo cargas iônicas maiores (CaCl 2 e AlCl 3 ) apresentam menor desempenho no grau de intumescimento; enquanto que soluções com carga menor (NaCl) apresentam melhor desempenho, sendo que sua concentração não provocou grandes variações no grau de intumescimento. Como visto nas análises de FTIR, MEV e EDS, pode-se afirmar que houve interação entre os hidrogéis de PAAm e CMC...
Abstract: Carriers and flexible macromolecular chains covalently linked, hydrogels are highly hydrophilic polymers, and when synthesized from the junction of synthetic and natural polymers have excellent biocompatibility, biodegradability and porosity. What expands its applicability from controlled release of both drugs as nutrients to the soil, therapeutic implants, cell culture and cartilage, and others. In this work, nanocomposite hydrogels formed from polyacrylamide (PAAm), carboxymethylcellulose (CMC) and zeolite were synthesized via free radical polymerization. The characterizations of these nanocomposites were made from swelling degree studies in four different media (distilled water, NaCl (varying the concentration of 0.05; 0.10; 0, 15 and 0.20 mol / L), CaCl 2 (0.15 mol / L) and AlCl 3 (0.15 mol / L); kinetic properties (n and k); fourier transform infrared spectroscopy (FTIR); scanning electron microscopy (SEM) and thermal analysis (TG, DTG and DSC). It was possible to conclude that the PAAm, CMC and zeolite hydrogels had lower absorption capacity when compared to hydrogels without zeolite. Also, the concentration of N, N, N', N' - tetramethylethylenediamine TEMED catalyst has strong influence on the degree of swelling of hydrogels, because it acts directly on the speed and in the polymerization reactions. Saline solutions containing large ionic charges (CaCl 2 and AlCl 3 ) have lower performance in the swelling degree when compared to solutions with small charge (NaCl), being that its variation no provoked significant changes in the swelling degree. As seen in the FTIR, SEM and EDS techniques, there was interaction between hydrogels PAAm and CMC with the zeolite, decreasing the matrix pore sizes which directly influences the degree of swelling and structure of hydrogels. From thermal analysis, it was possible to conclude that the zeolite increased the thermal stability of nanocomposites. Thus ...
Mestre

Orientadora: Sandra Helena Pulcinelli
Coorientador: Bruno Leonardo Caetano
Banca: Fernando Lucas Primo
Banca: Laudemir Carlos Varanda
Resumo: Neste trabalho foram preparados dispositivos híbridos ureasil-poliéter via processo sol-gel, contendo nanopartículas magnéticas (MNP) de ferrita de cobalto (CoFe2O4) ou maguemita (γ-Fe2O3), que apresentam propriedades magnéticas como superparamagnetismo, podendo ser aplicados em terapia de hipertermia e em sistemas de liberação controlada. A proposta foi sintetizar e caracterizar estes dispositivos visando a possível aplicação como agentes de liberação controlada de fármaco sob presença de um campo magnético alternado (AMF - alternated magnetic field). Assim, a combinação apropriada destas duas terapias pode proporcionar uma alternativa para eliminar células cancerígenas. Os resultados indicam que as nanopartículas de maguemita, com tamanho médio de 12 nm foram introduzidas e dispersas na matriz hibrida. A dispersão foi comprovada pelo patamar de Guinier presente nas curvas de espalhamentos de raios X a baixo ângulo (SAXS). Por outro lado, as partículas de CoFe2O4, de tamanho médio 8,7 nm, apresentaram a formação de agregados na matriz. Os valores de perda de energia específica (SLP - specific loss power) para as amostras contendo MNP evidenciam a capacidade de aplicação em hipertermia magnética. Os ensaios de liberação de fármaco foram realizados utilizando dois fármacos modelo, o diclofenaco de sódio (DCFNa) e a curcumina (CMN). A liberação de DCFNa foi monitorada a partir dos nanocompósitos carregados com maguemita, enquanto nos ensaios com curcumina foram usados para os n... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: In this work the sol-gel approach was used to synthesize organic inorganic hybrids loaded with magnetic nanoparticles (MNP), i.e., cobalt ferrite (CoFe2O4) or maghemite (γ-Fe2O3) which present magnetic properties such as superparamagnetism. Therefore, these materials can be used in hyperthermia therapy as well as in controlled release systems. We synthesize and characterize these devices aiming their application as agents of controlled drug delivery systems under the presence of an alternating magnetic field (AMF). Thus, the appropriate combination of these two therapies may provide an alternative to kill cancer cells. The results indicate that the maghemite particles with mean size of 12 nm were introduced and dispersed in the hybrid matrix, which good dispersion was verified by the Guinier plateau present in the small angle X-ray scattering curves (SAXS). Otherwise, the particles of CoFe2O4, 8.7 nm average size, are present as aggregates in the matrix. The values of specific loss power (SLP) for samples containing MNP make evident their capacity in magnetic hyperthermia application. Drug release assays were performed using two model drugs, sodium diclofenac (DCFNa) and curcumin (CMN). The DCFNa release was monitored from maghemite-loaded nanocomposites while for curcumin assays cobalt ferrite nanocomposites were used. The DCFNa release shows the influence of temperature on drug release, as well as the influence of the application of an AMF. The release of CMN was about six ... (Complete abstract click electronic access below)
Mestre

Submitted by Rodrigo Nunes de Oliveira null (nunes@dee.feis.unesp.br) on 2017-11-07T02:42:04Z No. of bitstreams: 1 Tese_Final.pdf: 3257259 bytes, checksum: f7d500d399ebd96ac7ee61eb843aa8dd (MD5)
Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-11-13T19:49:42Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nunesoliveira_ra_dr_ilha.pdf: 3257259 bytes, checksum: f7d500d399ebd96ac7ee61eb843aa8dd (MD5)
Made available in DSpace on 2017-11-13T19:49:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nunesoliveira_ra_dr_ilha.pdf: 3257259 bytes, checksum: f7d500d399ebd96ac7ee61eb843aa8dd (MD5) Previous issue date: 2017-09-08
Em sistemas trifásicos de potência as tensões entregues pela fonte são senoidais, iguais em magnitude e com defasamento angular de 120° entre fases. Contudo, as tensões resultantes nos pontos de utilização podem ser desbalanceadas por diversas razões. A natureza do desbalanceamento inclui magnitudes, e/ou diferentes defasagens angulares, entre fases das tensões. Nos sistemas de distribuição de energia elétrica são encontradas as maiores causas para geração de desequilíbrios de tensão, devido à distribuição irregular de cargas por fase, as quais variam constantemente devido à inserção e/ou retirada das mesmas. Visando a implantação de dispositivos de compensação de desequilíbrios que utilizem o menor número de componentes eletrônicos, apresentem mecanismos de controle simplificados e que sejam menos sensíveis a distúrbios na rede elétrica, apresenta-se um arranjo topológico como contribuição original deste trabalho. Destaca-se que o arranjo proposto atende às prerrogativas preconizadas e nestas condições, vislumbra-se um desempenho operacional robusto e a custo reduzido quando comparado às demais estruturas de compensação em utilização.
In three-phase power systems, the voltages delivered by the source are sinusoidal, has equal magnitudes and 120° angular phase difference between phases. However, the resulting voltages at the consumer points may be unbalanced for several reasons. The nature of the imbalance includes different magnitudes, and/or angular phase shift, between the phases of the voltages. In electrical power distribution systems, the greatest cause for voltage unbalances are due to the irregular distribution of loads per phase, which vary constantly due to the load insertion and/or removal. With the aim of implementing a unbalance compensation device that use the least number of electronic components, has a simplified control technique and are less sensitive to electrical network disturbances, a topological arrangement is presented as the original contribution of this work. It should be noted that the proposed arrangement meets the intended prerogatives and, under these conditions, it is possible to foresee a robust and low operational-cost performance, when compared to the other compensation structures already in use.

Orientador: Luis Carlos Origa de Oliveira
Resumo: Em sistemas trifásicos de potência as tensões entregues pela fonte são senoidais, iguais em magnitude e com defasamento angular de 120° entre fases. Contudo, as tensões resultantes nos pontos de utilização podem ser desbalanceadas por diversas razões. A natureza do desbalanceamento inclui magnitudes, e/ou diferentes defasagens angulares, entre fases das tensões. Nos sistemas de distribuição de energia elétrica são encontradas as maiores causas para geração de desequilíbrios de tensão, devido à distribuição irregular de cargas por fase, as quais variam constantemente devido à inserção e/ou retirada das mesmas. Visando a implantação de dispositivos de compensação de desequilíbrios que utilizem o menor número de componentes eletrônicos, apresentem mecanismos de controle simplificados e que sejam menos sensíveis a distúrbios na rede elétrica, apresenta-se um arranjo topológico como contribuição original deste trabalho. Destaca-se que o arranjo proposto atende às prerrogativas preconizadas e nestas condições, vislumbra-se um desempenho operacional robusto e a custo reduzido quando comparado às demais estruturas de compensação em utilização.
Doutor

La presente tesis se ha desarrollado en la frontera de diferentes disciplinas tales como la Química de Coordinación, Química Supramolecular y la Ciencia de Materiales. El objetivo de la misma ha consistido en el diseño y construcción de puertas moleculares, entendiendo estas como mecanismos básicos que pudieran modular el acceso a determinados sitios y cuyo estado (abierto o cerrado) pudiera ser controlado a voluntad por ciertos estímulos externos tales como estímulos iónicos, electroquímicos, fotoquímicos, etc. Se trata de matrices silíceas mesoporosas, tipo MCM-41, que han sido convenientemente funcionalizadas con poliaminas para que mediante el control de parámetros macroscópicos como el pH o la presencia de determinadas especies en el medio de reacción sea posible "abrir o cerrar" a voluntad el acceso a los poros del material. Además de la síntesis y caracterización de este nuevo tipo de materiales híbridos, también se ha ensayado su aplicación, como por ejemplo, sistemas sensores de especies aniónicas en agua, sensores y materiales para liberación controlada. También se ha aplicado el concepto de puertas moleculares nanoscópicas desarrollado en los materiales híbridos como una nueva aproximación al diseño de procesos de reconocimiento óptico en disolución acuosa. La idea implica procesos de coordinación selectiva "poliamina-anión" acoplados a un control del transporte de masa (colorante). Finalmente, también se ha diseñado un material que presenta doble funcionalidad: la detección y la adsorción simultaneas de mercurio(II) en disoluciones acuosas. Este proceso permite extraer mercurio al mismo tiempo que se detecta su presencia en la disolución.
Casasús Lis, R. (2009). Diseño de puertas moleculares controladas a nivel nanoscópico [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8510
Palancia

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:08Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-06-09Bitstream added on 2014-06-13T19:49:54Z : No. of bitstreams: 1 veiga_eb_me_botib.pdf: 401901 bytes, checksum: c2273887ae81585d294979b1077f218d (MD5)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Aqui analisamos as diferenças entre plantas irrigadas e não irrigadas de três espécies congenéricas de Styrax que apresentam distribuições geográficas distintas no cerrado, Brasil. Styrax ferrugineus mostrou condutância estomática (gs) não-responsiva à deficiência hídrica do solo aplicada em plantas envasadas. Isso pode explicar as maiores eficiências de trocas gasosas e fotoquímicas encontradas em S. ferrugineus, uma espécie bem adaptada ao cerrado sensu stricto (s. str.) que é um tipo de vegetação savânica. S. camporum, que é amplamente distribuída nas áreas de cerrado sensu lato (s.l.), foi a única espécie que aumentou as eficiências de uso da água nos dias de maior deficiência hídrica. Tal resultado distingue S. camporum de S. pohlii, uma espécie de mata, uma vez que ambas as espécies diminuíram gs durante os dias de maior estresse hídrico. Em contraste a outros estudos, nós propomos que características medidas instantaneamente podem detectar performances não-plásticas aos estresses ambientais, o que auxilia explicar as distintas distribuições geográficas de espécies congenéricas no cerrado
Here we analyzed the differences between irrigated and non-irrigated plants of three congeneric Styrax species that present distinct geographical distribution in the cerrado, Brazil. Styrax ferrugineus showed an unresponsive stomatal conductance (gs) to the soil water deficit applied to potted plants. This may explain the great gas exchange and photochemical efficiencies found in Styrax ferrugineus, which is well adapted to the cerrado sensu stricto (s. str.), a savanna-type vegetation. S. camporum, which is widely distributed in the cerrado sensu lato (s. l.) areas, was the only species that presented increased water use efficiencies on the days of maximum water deficit. Such result distinguishes S. camporum from S. pohlii, which is a forest species, since both species decreased their gs during the days of maximum water stress. In contrast to other studies, we propose that instantaneously measured traits may detect non-plastic performances to environmental stresses, which helps to explain distinct geographical distributions of congeneric species in the cerrado

Orientador: Gustavo Habermann
Banca: Gustavo Maia Souza
Banca: Carlos Henrique Britto de Assis Prado
Resumo: Aqui analisamos as diferenças entre plantas irrigadas e não irrigadas de três espécies congenéricas de Styrax que apresentam distribuições geográficas distintas no cerrado, Brasil. Styrax ferrugineus mostrou condutância estomática (gs) não-responsiva à deficiência hídrica do solo aplicada em plantas envasadas. Isso pode explicar as maiores eficiências de trocas gasosas e fotoquímicas encontradas em S. ferrugineus, uma espécie bem adaptada ao cerrado sensu stricto (s. str.) que é um tipo de vegetação savânica. S. camporum, que é amplamente distribuída nas áreas de cerrado sensu lato (s.l.), foi a única espécie que aumentou as eficiências de uso da água nos dias de maior deficiência hídrica. Tal resultado distingue S. camporum de S. pohlii, uma espécie de mata, uma vez que ambas as espécies diminuíram gs durante os dias de maior estresse hídrico. Em contraste a outros estudos, nós propomos que características medidas instantaneamente podem detectar performances não-plásticas aos estresses ambientais, o que auxilia explicar as distintas distribuições geográficas de espécies congenéricas no cerrado
Abstract: Here we analyzed the differences between irrigated and non-irrigated plants of three congeneric Styrax species that present distinct geographical distribution in the cerrado, Brazil. Styrax ferrugineus showed an unresponsive stomatal conductance (gs) to the soil water deficit applied to potted plants. This may explain the great gas exchange and photochemical efficiencies found in Styrax ferrugineus, which is well adapted to the cerrado sensu stricto (s. str.), a savanna-type vegetation. S. camporum, which is widely distributed in the cerrado sensu lato (s. l.) areas, was the only species that presented increased water use efficiencies on the days of maximum water deficit. Such result distinguishes S. camporum from S. pohlii, which is a forest species, since both species decreased their gs during the days of maximum water stress. In contrast to other studies, we propose that instantaneously measured traits may detect non-plastic performances to environmental stresses, which helps to explain distinct geographical distributions of congeneric species in the cerrado
Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-04-17Bitstream added on 2014-06-13T19:14:26Z : No. of bitstreams: 1 silva_rf_me_bauru.pdf: 1249387 bytes, checksum: b538ba2c7d6a8fbcab935048ce9fe990 (MD5)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
O óxido nítrico (NO) é um radical livre com inúmeras funções fisiológicas, tais como regulação da pressão sanguínea e sistema nervoso. O desenvolvimento de Sistemas de Liberação Controlada (SLC) de NO no organismo são de grande importância em tratamentos de diversas patologias, bem como para a indústria farmacêutica. A espectroscopia de ressonância paramagnética (RPE) foi utilizada para detecção e caracterização da taxa de liberação de NO. Esta é uma técnica amplamente utilizada no estudo de entes paramagnéticos existentes em sistemas biológicos. Os SLCs de NO foram desenvolvidos a partir da incorporação do agente aprisionador de NO, FeDETC, nas matrizes biocompatíveis de látex e siloxanopoli(oxipropileno) (PPO). O foco deste trabalho é obter membranas para liberação controlada de NO que sejam capazes de liberar NO localmente através de estímulos externos. A matriz de PPO apresentou forte sinal de NO, resistência mecânica e estabilidade igual às melhores matrizes sólidas já obtidas em nosso laboratório. Mantendo a matriz de PPO em ambiente sem iluminação e à temperatura ambiente, o NO permanece aprisionado ao FeDETC por até 45 dias nas primeiras sínteses e 33 dias nas últimas sínteses. Em experimentos feitos com a matriz de látex foi observado que o NO permanece complexado ao FeDETC até 61 dias e 45 dias para amostras estocadas no escuro à temperatura ambiente e sob temperatura de 50C. Em ambas matrizes, foi observado que a taxa de liberação de NO do sistema pode também ser acelerada através da aplicação de um campo magnético ou através do aumento de temperatura. Estas características fazem do PPO e látex , matrizes ideais para construção de SLCs de NO.
Nitric oxide (NO) is a free radical species with multiples physiological functions, such as the regulation of blood pressure and nervous system. The development of drug delivery systems (DDS) of NO in the body are of great importante in the treatment of varios diseases, as well as for the pharmaceutical industry. Electron Paramagnetic Resonance (EPR) technique, was used for NO detection and characterization of the NO delivery kinetics. This is a technique widely used in the study of paramagnetic entities existing in biological systems. NO DDSs were developed based in trap FeDETC incorporated in siloxane–poly(oxypropylene) (PPO) and latex biocompatible matrix. The focus of this work is to obtain membranes for controlled release of NO that are able to release NO locally by external stimuli. The PPO400 and PPO2000 DDS presents a stronger EPR signal, strength and highest stability, equal to the best solid matrices already obtained in our laboratory, e. g. latex matrix. Keeping the matrix in PPO enviromment without lighting and temperature, the NO remains trapped in FeDETC for up to 45 days in the first synthesis and summaries for the last 33 days. In experiments made with the latex matrix was observed that NO remains trapped in FeDETC until 61 or 45 days for samples stored in the dark at room temperature and samples left at the greenhouse 50C. In both matrices was observed that the kinetics of NO release of NO release of the system can also be accelerated by applying modulated magnetic field of 40G or by increasing temperature. These characteristics make the PPO and latex, matrices ideal for building DDS NO.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
The unit operation of distillation demands the largest amount of energy in the ethanol separation. It is of utmost interest to minimize the energy expended in the process, playing the control an important role on this task. Here a Proportional-Integral- Derivative (PID) controller is proposed to ensure the fuel ethanol composition at desired value, i. e., above 92,5°INPM as the same time as save energy through the minimal use of reboiler power. It is well known that the composition analyzers are expensive and have a high response time. Due to such limitation, we have developed an inference model in which the product composition is inferred from the product temperature and thermodynamics relations, enabling the monitoring and the indirect control a posteriori of this variable. In addition, the inference of composition allows defining the reference value of product temperature which ensures the fuel ethanol production at desired composition. The chosen control structure takes into account the reference value of product temperature as set-point of a SISO (Single Input Single Output) controller, i. e., the product ethanol composition is indirectly controlled by the direct control of product temperature. The control design depends on a good dynamic model between the manipulated variable (reboiler power) and the controlled variable (product temperature). Such relationship was obtained by process data identification with discrete parametric models, being Output Error and ARMAX the models with the best performance. Several tuning methods were compared for the controller design. Among these methods, the Internal Model Control (IMC) has presented the best relationship between robustness and performance to be used in the distillation process of this study. Finally, the proposed controller was validated in the process and the results have shown its good performance to obtain the product composition at desired value. Thus, we can conclude that the proposed controller, through the simple PID control strategy, performed as expected within the limitations of available instrumentation and the process particularities.
A operação unitária de destilação exige uma grande quantidade de energia na separação de etanol. É de extremo interesse minimizar a energia gasta no processo e, nesta tarefa, o controle desempenha um papel importante. Neste trabalho, um controlador Proporcional-Integral-Derivativo (PID) é proposto para assegurar a concentração de etanol combustível no valor desejado, isto é, próximo de 92º INPM, assim como economizar energia através do mínimo consumo energético no refervedor. É bem conhecido que os analisadores de concentração apresentam um alto custo e tem um tempo de resposta elevado. Devido a estas limitações foi desenvolvido um modelo de inferência no qual a concentração do produto é inferida através da combinação entre a temperatura do produto e relações termodinâmicas, proporcionando o monitoramento e, posteriormente, o controle indireto desta variável. Além disso, a inferência da concentração permite definir o valor de referência da temperatura do produto que assegure a produção de etanol na concentração desejada. A estrutura de controle escolhida leva em consideração o valor de referência da temperatura do produto, como ponto de ajuste do controlador SISO (Single Input Single Output) e, deste modo, a concentração de etanol no produto é controlada indiretamente pelo controle direto da temperatura do produto. O projeto do controlador depende de um bom modelo dinâmico entre a variável manipulada (potência do refervedor) e a variável controlada (temperatura do produto). Esta relação foi obtida por meio da identificação de dados do processo com modelos paramétricos discretos, sendo que o Output Error e o ARMAX os modelos que apresentaram o melhor desempenho. Vários métodos de sintonia foram comparados para o projeto do controlador. Entre estes métodos, o Internal Model Control (IMC) apresentou a melhor relação entre a robustez e o desempenho para ser utilizado no processo de destilação em estudo. A seguir, o controlador proposto foi validado no processo e os resultados mostraram o seu bom desempenho na obtenção da composição do produto no valor desejado. Pode-se concluir que o controlador PID proposto apresentou o desempenho esperado, dentro das limitações da instrumentação disponível e das particularidades do processo.

Made available in DSpace on 2016-12-08T16:44:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGPV14MA131.pdf: 589515 bytes, checksum: 0f95e7d25dc0deb9fb8074afddac1c30 (MD5) Previous issue date: 2014-03-21
The use of nitrogen fertilizers with slow and controlled N release may be a strategy to increase the nitrogen efficiency use and to reduce the amount of nitrogen applied to maize crop, without harming grain yield. This study was conducted to evaluate the effect of fertilizers with slow and controlled release of N as a strategy to increase the efficiency of nitrogen fertilization in maize hybrid AS 1565.The experiment was set on 12/12/2011, in Campo Belo do Sul, Santa Catarina State. The following treatments were tested: two controls, one without N application and another with the application of urea (the control), with the recommended N fertilizer rate (220 kg ha-1), where 40 kg ha-1 were applied at sowing and 180 kg ha where side-dressed when the crop had four and eight expanded leaves; two slow and controlled N fertilizer sources (Polyblen e Polyblen Plus), applied entirely at sowing, with the rates of 220 kg ha-1, 176 kg ha-1 and 132 kg ha-1 of N, corresponding to 100%, 80% e 60% of the recommended fertilizer rate, respectively. The phosphate and potassium fertilization were the same for all treatments. The rates of 120 kg of P2O5 ha-1 and 40 kg ha-1 of K2O were applied at sowing. The hybrid used was AS1565, sowed with 70.000 pl ha-1 density and 50 cm row spacing. The 176 kg N ha-1 application of Polyblen Plus provided a grain yield of 11.184 kg ha-1. This value is numerically higher and statisticaly similar to the one obtained with the standard urea control (10.557 kg ha-1), where 220 kg of N ha-1 were applied. This result indicates that the use of a slow and controlled N source was an effective strategy to increase N effciency use, to reduce the nitrogen rate applied to the maize crop and to apply the entire nitrogen rate at sowing. Nonetheless, the high cost of these fertilizers reduced the crop net profit, compared to the standard urea fertilization, constituting a major bottleneck to the spread of its use in commercial maize crops
A utilização de fertilizantes nitrogenados de liberação lenta e controlada pode ser uma estratégia para aumentar a eficiência de uso do N e reduzir a quantidade de nitrogênio aplicado à cultura do milho, sem comprometer sua produtividade. Este trabalho foi conduzido objetivando avaliar o efeito de fertilizantes de liberação lenta e controlada de N como estratégia para aumentar a eficiência da adubação nitrogenada na cultura do milho. O experimento foi implantado em 12/12/2011, no município de Campo Belo do Sul, SC. Foram testados os seguintes tratamentos: duas testemunhas, uma sem aplicação de N e outra com aplicação de ureia (controle), com a adubação recomendada para a cultura do milho, onde foram aplicados 40 kg de N ha-1 na semeadura e 180 kg de N ha-1 em cobertura, fracionados em dois estádios fenológicos (quatro e oito folhas expandidas); duas fontes de N de liberação lenta e controlada (Polyblen e Polyblen Plus), aplicadas integralmente na semeadura, nas doses de 220 kg ha-1, 176 kg ha-1 e 132 kg ha-1, correspondendo a 100%, 80% e 60% da adubação recomendada, respectivamente. A adubação fosfatada e potássica foi a mesma para todos os tratamentos, sendo aplicados na semeadura 120 kg de P2O5 ha-1 e 40 kg ha-1 de K2O. O híbrido utilizado foi o AS1565, semeado com densidade de 70.000 pl ha-1 e espaçamento de 50 cm entre linhas. A aplicação de 176 kg N ha-1 de Polyblen Plus propiciou a obtenção de rendimento de grãos de 11.184 kg ha-1. Este valor é numericamente superior e estatisticamente similar à produtividade obtida no controle (10.557 kg ha-1), na qual foram aplicados 220 kg de N ha-1. Isto indica que a utilização de fontes de liberação lenta e controlada é uma estratégia efetiva para aumentar a eficiência de uso do N e reduzir a dose de nitrogênio aplicada na cultura do milho, além de permitir toda a aplicação do N durante a semeadura. Contudo, o alto custo destes fertilizantes reduz o lucro líquido obtido, na comparação com a ureia convencional, constituindo-se num empecilho para sua utilização na cultura do milho

Orientador: Fauze Ahmad Aouada
Resumo: Neste trabalho, primeiramente foram desenvolvidos hidrogéis nanocompósitos baseados em poli(ácido metacrílico) (PMAA) e nanoargilas cloisita-Na+, laponitas RD (Lpt RD) e RDS (Lpt RDS) por meio de polimerização via radical livre. A formação do nanocompósito e o grau de dispersão das nanoargilas junto a matriz polimérica foram investigados por análise de FTIR, MEV e DRX. A presença do argilomineral se apresentou um fator importante no que diz respeito ao aumento da capacidade de absorver água (Q) dos hidrogéis, atingindo um máximo em 5% de incorporação das Lpts no PMAA, além de uma melhora na estabilidade térmica dos nanocompósitos comprovada por TG. Assim como as nanocargas, o pH do meio também é um fator determinante para o controle do intumescimento. Pois, os grupos carboxílicos do PMAA sofrem ionização dependendo do pH da solução, aumentando assim o intumescimento do hidrogel. Segundo, foi realizado um estudo relativo à eficiência da adsorção pelos nanocompósitos (nanoargilas Lpt RD, Lpt RDS e cloisita-Na+) do herbicida paraquat (PQ) e sua posterior liberação em solução aquosa. Mais uma vez a presença do argilomineral se mostrou relevante, aumentando para 100% de eficiência no carregamento para nanocompósitos constituídos por 20% de nanoargilas. As adsorções em todas as formulações dos nanocompósitos se ajustaram à isoterma de Langmuir. Enquanto o modelo de isoterma de Freundlich foi o melhor modelo para a matriz sem nanoargila. Todas as isotermas apresentaram perfil de ads... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)
Abstract: In this work, initially, nanocomposite hydrogels based on poly(methacrylic acid) (PMAA), closite-Na+, laponite RD (Lpt RD) and laponite RDS (Lpt RDS) nanoclays were synthesized from free radical polymerization. The formation of the nanocomposite and the degree of dispersion of the nanoclays into polymeric matrices were investigated by FTIR, SEM, and XRD techniques. The presence of the clay mineral was a significant factor because it increased the capacity of water absorption (SD) of the hydrogels, reaching a maximum of 5% of Lpts into PMAA. Besides, the thermal stability of the nanocomposites, confirmed by TG, was increased by clay presence. As the nanofillers, the pH of the environment is also a determinant factor for the control of swelling. Because the carboxyl groups of the PMAA undergo ionization depending on the pH of the solution, increasing the swelling of the hydrogel. Then, a study was carried out on the adsorption efficiency of the herbicide paraquat (PQ) using hydrogel nanocomposites (with Lpt RD, Lpt RDS, and cloisite-Na+ nanoclays) as adsorbent materials. After, its release properties were investigated in aqueous solution. The presence of nanoclay was again relevant, increasing to 100% its loading efficiency for nanocomposites made up of 20% nanoclays. Adsorption in all nanocomposite formulations fitted the Langmuir isotherm. Already, the paraquat sorption results followed the Freundlich isotherm model. All isotherms had favorable adsorption profiles, and it pre... (Complete abstract click electronic access below)
Doutor

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
Zinc oxide (ZnO) microparticles with a star-shaped morphology have been synthesized by a novel and simple room-temperature method and decorated with gold (GNP) and silver (SNP) nanoparticles for enhanced photocatalysis and bactericide applications. The presence of thiourea during the precipitation of ZnO in alkaline conditions allowed the control of morphological features (e.g. average size and shape) and the surface functionalization with thiocyanate ions (SCN-). TEM images of the sample prepared at pH 12 suggest that the particles grow according to the oriented attachment mechanism. The emission spectra of these particles showed an interesting feature: the emission band position can be tunable by changing the excitation wavelength. SNPs and GNPs were prepared onto ZnO surface by a photoreduction method and it was found that their sizes can be easily controlled by changing the ZnO/AgNO3 or ZnO/HAuCl4 ratios. The presence of SCN- on the semiconductor surface prevents uncontrollable growth of Ag nanoparticles into different morphologies and high degrees of polydispersity. XRD, SEM, TEM, FTIR, UV-vis-NIR and PL were employed for characterizing the structure, morphology and optical properties of asobtained pure and hybrid nanostructures. Finally, the hybrid ZnO/Ag particles show plasmon-enhanced performance for applications in photocatalysis and antibacterial activity than the pure ZnO counterpart. In this work, it was studied the photodegradation of an aqueous methylene blue solution under UV-A irradiation and antibacterial activity toward 4 bacterial strains, including Gram-positive bacteria Staphylococcus aureus (ATCC 43300, ATCC 25923 and ATCC 33591) and Gram-negative bacteria Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853).
Neste trabalho, micropartículas de óxido de zinco (ZnO) com morfologia de estrela foram preparadas à temperatura ambiente por um método novo e simples e decoradas com nanopartículas de ouro (AuNPs) e prata (AgNPs). A presença de tioureia durante a precipitação do ZnO em meio alcalino permitiu o controle do tamanho e forma e a funcionalização da superfície com íons tiocianato (SCN-). Uma série de imagens de MET da amostra preparada em pH 12 sugere que as partículas crescem de acordo com o mecanismo conhecido como “coalescência orientada”. O espectro de emissão destas partículas mostrou uma característica interessante: a posição da banda de emissão pode ser ajustável alterando o comprimento de onda de excitação. AuNPs e AgNPs foram sintetizadas in situ na superfície do ZnO pelo método da fotorredução, sendo que a simples mudança nas proporções ZnO/AgNO3 ou ZnO/HAuCl4 é capaz de controlar os diâmetros médios das partículas. A presença dos íons SCN- na superfície do semicondutor impede o crescimento incontrolável de nanopartículas de Ag em diferentes morfologias e elevados graus de polidispersidade. DRX, MEV, MET, FTIR, UV-vis-NIR e PL foram utilizados para a caracterização da estrutura, morfologia e as propriedades ópticas de nanoestruturas puras e híbridos. Finalmente, as nanoestruturas híbridas ZnO/Ag apresentaram performance superior para aplicações em fotocatálise e atividade bactericida quando comparadas com o ZnO puro. Neste trabalho, foi estudada a fotodegradação de uma solução aquosa de azul de metileno sob irradiação UVA e a atividade bactericida foi testada para 4 estirpes bacterianas, incluindo as bactérias Gram-positivas Staphylococcus aureus (ATCC 43300, ATCC 25923 e ATCC 33591) e Gram-negativas Pseudomonas aeruginosa (ATCC 27853).

Submitted by JOÃO ANTONIO FARINELLI GARCIA (farinelligarcia@hotmail.com) on 2018-06-11T13:28:39Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - João Antonio Farinelli Garcia.pdf: 4749849 bytes, checksum: d11924d30ad7b0fdf1f021fe7bc5cbf9 (MD5)
Approved for entry into archive by Cristina Alexandra de Godoy null (cristina@adm.feis.unesp.br) on 2018-06-14T23:47:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 garcia_jaf_me_ilha.pdf: 4616181 bytes, checksum: 3df8dbb185ed2224d9fa39c2985a23d5 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-06-14T23:47:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 garcia_jaf_me_ilha.pdf: 4616181 bytes, checksum: 3df8dbb185ed2224d9fa39c2985a23d5 (MD5) Previous issue date: 2018-04-27
O objetivo do trabalho foi realizar a síntese dos bionanocompósitos constituídos de carboximetilcelulose (CMC), poliacrilamida (PAAm) e diferentes concentrações de nanoargila laponita RDS (0 % referência, 1 %, 2%, 4% e 5 %), com possibilidades de aplicação em sistemas de remoção/liberação controlada de pesticida paraquat. Foi possível confirmar a formação dos bionanocompósitos constituídos de CMC/PAAm/nanoargila utilizando as técnicas de espectroscopia de absorção no infravermelho (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A disposição das plaquetas de nanoargila na matriz polimérica foi avaliada pela técnica de difração de raios-X (DRX), em que resultou na possibilidade das plaquetas estarem intercaladas, além de possivelmente estarem esfoliadas. O comportamento térmico dos hidrogéis foi avaliado pelas análises termogravimétrica (TG) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Os bionanocompósitos se mostraram estáveis termicamente até aproximadamente 200 °C. Foi realizada a caracterização dos bionanocompósitos, determinando o grau de intumescimento (Q) em água destilada, diferentes soluções salinas (NaCl, CaCl2 e AlCl3) e soluções com diversos pH (1, 2, 4, 5, 6, 8 e 10). Observou-se uma redução nos valores de Q em baixas concentrações de nanoargila para água destilada (Q0% = 33,7 g/g para Q2% = 23,8 g/g), seguida de um acréscimo com o aumento do teor de nanoargila (Q4% = 28,4 g/g e Q5% = 33,01 g/g) em relação aos hidrogéis com 1 e 2 % de nanoargila. Foi também constatada forte influência (redução) nos valores de Q em soluções salinas, com valores aproximados de Q = 17, 16 e 8 g/g para NaCl, CaCl2 e AlCl3, respectivamente. Em soluções com pH baixo (1 e 2), os valores de Q foram aproximadamente 13-14 g/g, seguidos de um aumento para pH mais alto (4-10), com valores aproximados de 17-18 g/g. Ainda, foram determinados os parâmetros cinéticos n e k, constatando influência significativa nos valores dos parâmetros em diferentes meios de intumescimento. Porém, não foram observadas variações significativas nos valores de n e k em relação às diferentes concentrações de laponita RDS. Foram realizados estudos de adsorção e liberação do pesticida paraquat em água destilada e soluções com pH igual a 4, 7 e 10, nos quais resultaram em uma boa possiblidade de aplicação dos bionanocompósitos em sistemas de remoção/liberação controlada.
The objective of this research was to study the bionanocomposites synthesis constituted of carboxymethylcellulose (CMC), polyacrylamide (PAAm) and different contents of nanoclay laponite RDS (0% as reference, 1%, 2%, 4% and 5%), with possibility application in systems of removal/release paraquat pesticide. The confirmation of bionanocomposites formation constituted of CMC/PAAm/nanoclay was verified by the Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (MEV) techniques. It was possible to evaluate the platelets configuration of nanoclay in the polymeric matrix by X-ray diffraction (DRX), which resulted in the possibility of platelets be intercalated, and possibly exfoliated. The thermal stability of the hydrogels was investigated by analysis thermogravimetric (TG) and differential exploratory calorimetry (DSC). The results confirmed that the bionanocomposites are thermal stability until amount 200 °C. It was also realized the characterization of bionanocomposites, obtaining the swelling degree (Q) in distilled water, different saline solutions (NaCl, CaCl2 and AlCl3) and solutions with various values of pH (1, 2, 4, 5, 6, 8 and 10). It was observed a reduction in values of Q in low concentration of nanoclay to distilled water (Q0% = 33.7 g/g to Q2% = 23.8 g/g), followed of increase with additions of nanoclay content (Q4 = 28.4 g/g and Q5% = 33.0 g/g). It was also verified strong influence (reduction) in the values of Q in solutions saline which approximated values of Q = 17, 16 and 8 g/g to NaCl, CaCl2 and AlCl3, respectivelly. In solutions with low pH (1 and 2) the swelling degree was approximated 13-14 g/g that showed an increase to high pH (4-10) with approximated values of 17-18 g/g. It was determined the n and k kinetic parameters, stating the significant influence when the parameters are analyzed in different swelling solutions. However, it was not observed variations in the values of kinetic parameters when the laponite RDS was changed. Adsorption and release studies of the paraquat pesticide in distilled water and solutions with pH of 4, 7 and 10 were realized, which resulted in a good possibility of application of the bionanocomposites in controlled removal/release systems.
1585978

Submitted by Rafael Prado Guerra (rafaelpradoguerra@hotmail.com) on 2018-01-10T02:07:10Z No. of bitstreams: 1 4. Dissertação - Dinâmicas de Mudança - RAFAEL GUERRA_v5.5.pdf: 3556474 bytes, checksum: 43308ba3310a430b0013913be13a52e8 (MD5)
Approved for entry into archive by Janete de Oliveira Feitosa (janete.feitosa@fgv.br) on 2018-01-24T12:06:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 4. Dissertação - Dinâmicas de Mudança - RAFAEL GUERRA_v5.5.pdf: 3556474 bytes, checksum: 43308ba3310a430b0013913be13a52e8 (MD5)
Made available in DSpace on 2018-01-29T16:41:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4. Dissertação - Dinâmicas de Mudança - RAFAEL GUERRA_v5.5.pdf: 3556474 bytes, checksum: 43308ba3310a430b0013913be13a52e8 (MD5) Previous issue date: 2017-12-07
The present study intends to analyze dynamics of change and continuity in crisis contexts, through a case study of a hybrid organization of the energy sector in an emerging country. It is investigated the recent creation process of the Controlling area (until then formally nonexistent), from a historical perspective of agency-structure, trying to identify hybrid dynamics and strategies of resistance-acceptance to the imposition of a new order, resulting from the exchange of management and organizational restructuring. Qualitative research methods were used, using in-depth interviews with the company high-level executives, through a semi-structured and open questions script, as well as documentary and bibliographic analysis of primary and secondary sources. It can be observed that the scenario of institutional and economic crisis through which the organization, the sector and the country were passing made possible the emergence of managerialist logics and financial perspectives, accelerating the processes of changes that were already underway. However, we observed resistance actions that reshaped the initially proposed design for organizational restructuring referenced to market benchmarks, in which interaction and negotiation between agents promoted hybridization processes of structures and strategies that re-adjusted the final configuration. The work approach can be characterized as a limiting factor in hindering a more active and prolific participation of the interviewees, since in addressing sensitive issues such as restructuring, strategy, changes, acceptance, resistance, among others, they may worry about preserving information secrecy, strategic data or specific knowledge for the organization, and in certain cases there may be a selectivity criterion regarding the responses granted. It contributes to the practice because it allows the understanding of acceptance-resistance dynamics to organizational change and the resolutions arising from the social interaction of agents in the corporate environment, as a way of providing subsidies to managers of hybrid organizations belonging to this and other sectors and countries. It also adds to the theory evidence regarding research linked to the critical perspective, in that it brings important elements and field data to academic discussion.
O presente trabalho pretende analisar dinâmicas de mudança e continuidade em contextos de crise, por meio de um estudo de caso de uma organização híbrida do setor de energia em um país emergente. Investiga-se o processo recente de criação da área de Controladoria (até então formalmente inexistente), sob uma perspectiva histórica de agência- estrutura, procurando identificar dinâmicas e estratégias híbridas de resistência-aceitação à imposição de uma nova ordem, advinda da troca de gestão e reestruturação organizacional. Metodologia – Os métodos de pesquisa utilizados foram qualitativos, através da realização de entrevistas em profundidade com executivos de alto nível gerencial da companhia, por meio de um roteiro semi-estruturado com questões abertas, bem como análise documental e bibliográfica de fontes primárias e secundárias. Constata-se que o cenário de crise institucional e econômica pela qual passavam a organização, o setor e o país possibilitaram a emergência de lógicas gerencialistas e perspectivas financistas, acelerando processos de mudanças que já se encontravam anteriormente em curso. No entanto, observaram-se ações de resistência que remodelaram o desenho inicialmente proposto para a reestruturação organizacional referenciada a benckmarks de mercado, em que a interação e negociação entre os agentes promoveu processos de hibridização de estruturas e estratégias que readequaram a configuração final. O enfoque do trabalho pode ser caracterizado como um fator de limitação ao dificultar uma participação mais ativa e prolífica dos entrevistados, já que ao abordar temas sensíveis como reestruturação, estratégia, mudanças, aceitação, resistência, dentre outros, podem preocupar-se em preservar informações sigilosas, dados estratégicos ou conhecimentos específicos para a organização, podendo haver em certos casos um critério de seletividade quanto às respostas concedidas. Contribui para a prática pois permite o entendimento de dinâmicas de aceitação-resistência à mudança organizacional e as resoluções advindas da interação social dos agentes no ambiente corporativo, como forma de fornecer subsídios a gestores de organizações híbridas pertencentes a este e outros setores e países. Também acrescenta à teoria evidências em relação às pesquisas vinculadas à perspectiva crítica, na medida em que traz elementos importantes e dados de campo à discussão acadêmica.

[ES] Dos aspectos críticos en la operación de una microrred son las estrategias de control y gestión de potencia implementadas, las cuales son esenciales para proporcionar su buen funcionamiento. La aplicación adecuada de dichas estrategias permite compensar los desequilibrios de potencia causados por la discontinuidad de la generación y de la demanda de energía en las microrredes. En este sentido, el objetivo global de estas estrategias de gestión es equilibrar adecuadamente el flujo de potencia en la microrred, mediante la aplicación de diferentes algoritmos que permiten cumplir con los criterios de estabilidad, protección, balance de potencia, transiciones, sincronización con la red y gestión adecuada de la microrred. En el caso de microrredes de pequeña escala de potencia con bajo número de generadores y sistemas de almacenamiento distribuidos, las estrategias de control centralizado ofrecen un alto nivel de flexibilidad para lograr funcionalidades avanzadas en la microrred y una adecuada distribución de la potencia entre los convertidores que la conforman. Esta tesis se ha enmarcado en el contexto de algoritmos de gestión centralizada de potencia de una microrred de generación distribuida en modo conectado a red. Los algoritmos presentados se pueden aplicar a los convertidores de potencia conectados al bus DC de una microrred AC/DC híbrida o en una microrred de DC, donde el despacho de potencia es observado y gestionado por un controlador central. Este último adquiere datos del sistema mediante una infraestructura de comunicaciones y estima la potencia que gestionará cada uno de los convertidores de potencia, sistemas de almacenamiento y cargas en funcionamiento. En este estudio se muestra la validación experimental de las estrategias de gestión aplicadas en la microrred desde el enfoque del comportamiento de los convertidores de potencia, de las baterías y las cargas ante dicha gestión. Se verifica la estabilidad de la microrred sometiendo a los convertidores a diferentes escenarios de funcionamiento. Estos escenarios pueden ser fluctuaciones en la irradiación, la demanda, el estado de carga de las baterías, los límites máximos de exportación/importación de potencia desde/hacia la microrred hacia/desde la red principal y de la tarifa eléctrica. Adicionalmente, se propone un sistema de almacenamiento de energía en baterías encargado de mantener el equilibrio de potencia en el bus de DC de la microrred que permite aprovechar las fuentes de generación renovables presentes en la microrred y maximizar el tiempo de servicio de las baterías mediante la aplicación de un algoritmo de carga de las baterías. Este último se ajusta al procedimiento de carga especificado por el fabricante, estableciendo las tasas de carga en función de los escenarios en que la microrred se encuentre. El procedimiento de carga en las baterías es fundamental para garantizar las condiciones adecuadas de operación de las mismas, ya que toman en consideración los parámetros establecidos por el fabricante, como son: tasas de carga/descarga, tensión máxima de carga, temperaturas de operación, etc.
[CAT] Dos dels aspectes crítics en l'operació d'una micro-xarxa són les estratègies de control i gestió de potència implementades, les quals són essencials per proporcionar el seu bon funcionament. L'aplicació adequada de dites estratègies permet compensar els desequilibris de potència causats per la discontinuïtat de la generació i demanda d'energia en les micro-xarxes. En aquest sentit, l'objectiu global de les nomenades estratègies de gestió és equilibrar adequadament el flux de potència en la micro-xarxa mitjançant l'aplicació de diferents algoritmes que permeten complir amb els criteris d'estabilitat, protecció, balanç de potència, transicions, sincronització amb la xarxa i gestió adequada de la micro-xarxa. En el cas de micro-xarxes de potència a petita escala i amb baix nombre de generadors i sistemes d'emmagatzematge distribuïts, les estratègies de control centralitzades ofereixen un alt nivell de flexibilitat per aconseguir funcionalitats avançades en la micro-xarxa i una adequada distribució de la potència entre els convertidors que la conformen. Aquesta tesi s'ha emmarcat al context d'algoritmes de gestió centralitzada de potència d'una micro-xarxa de generació distribuïda en mode de connexió a xarxa. Els algoritmes presentats es poden aplicar als convertidors de potència connectats al bus DC d'una micro-xarxa AC/DC hibrida o en una micro-xarxa de DC, on el despatx de potència és observat i gestionat per un controlador central. Aquest últim adquireix dades del sistema mitjançant una infraestructura de comunicacions i estima la potència que gestionarà cadascun dels convertidors de potència, sistemes d'emmagatzematge i càrregues en funcionament. En aquest estudi es mostren la validació experimental de les estratègies de gestió aplicades en la micro-xarxa des d'un enfocament dels convertidors de potència, de les bateries i les càrregues davant d'aquesta gestió. Es verifica l'estabilitat de la micro-xarxa exposant als convertidors a diferents escenaris de funcionament. Aquest escenaris poden ser fluctuants en la irradiació, la demanda, l'estat de càrrega de les bateries, els límits màxims d'exportació/importació de potència des de/cap a la micro-xarxa cap a/des de la xarxa principal i de la tarifa elèctrica. Addicionalment, es proposa un sistema d'emmagatzematge d'energia en bateries encarregats de mantindre l'equilibri de potència al bus DC de la micro-xarxa i que permet aprofitar les fonts de generació renovables presents en la micro-xarxa i maximitzar el temps de servei de les bateries mitjançant l'aplicació d'un algoritme de càrrega de bateries. Aquest últim s'ajusta al procediment de càrrega especificat pel fabricant, establint les taxes de càrrega en funció dels escenaris en que la micro-xarxa es trobe. El procediment de càrrega a les bateries es fonamental per garantir les condicions adequades d'operació de les mateixes, ja que prenen en consideració els paràmetres establerts pel fabricant, com ara són: taxes de càrrega/descàrrega, tensió màxima de càrrega, temperatures d'operació, etc.
[EN] Two critical aspects in microgrids operation are the control and power management strategies, which are essential for their efficient operation. The adequate application of these strategies allows compensating the power imbalance caused by the discontinuity in the energy generation or changes in the power demand of the microgrid. In this sense, the overall objective of these power management strategies is to keep the power balance between the generation and the demand in the microgrid through the application of different algorithms that fulfill the criteria of stability, protection, smooth transitions and synchronization with the main grid. In the case of small-scale microgrids with a low number of distributed generators and energy storage systems, the centralized control strategies offer a higher level of flexibility to achieve advanced features in the microgrid and for the suitable power sharing between the converters that compose it. This thesis has been focused on centralized power management algorithms of a microgrid working in grid connected mode. These algorithms can be applied to the power converters connected to the DC bus of both hybrid AC/DC and DC microgrids, where the power dispatch is controlled by a central controller which acquires system data through a communication infrastructure and sets the power to be managed by each of the converters under operation. In this thesis, the experimental validation of the power management strategies of the microgrid is presented, from the point of view of the behavior of the power converters, batteries and loads. It is provided with a realistic evaluation under different microgrid operation scenarios. These scenarios were sudden changes of the irradiation, load, state of charge, the maximum power to be exported/imported from/to the microgrid to/from the grid, and the electricity tariff. Additionally, it is proposed a battery energy storage system that keeps the power balance at the DC bus of the microgrid, taking advantage from the renewable energy sources and adjusting the battery energy storage through a suitable charging procedure specified by the manufacturer. The proposed procedure changes the charging parameters of the batteries depending on the microgrid states. Its goal is to extend the service time of batteries and to allow proper energy management in the system.
Salas Puente, RA. (2019). Gestión eficiente de los convertidores de potencia conectados al bus DC de una Microrred híbrida de generación distribuida [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118658
TESIS

Orientador: Pedro Luiz Onófrio Volpe
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química
Made available in DSpace on 2018-08-25T19:42:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fozia_D.pdf: 5148812 bytes, checksum: 468649b9d5c06383a0fcd0b39c0fc098 (MD5) Previous issue date: 2014
Resumo: Híbridos polisilsesquioxanos arranjados em pontos, foram sintetizados e caracterizados por análise elementar, espectroscopia de absorção na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear no estado sólido, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura e transmissão eletrônica. Os dados de sorção/dessorção de nitrogênio para sílica pura, SBA-15 e os híbridos funcionalizados resultaram na isoterma do tipo IV com histerese do tipo H1. A estrutura da sílica mesoporosa ficou preservada após a pós-funcionalização com cadeias orgânicas. Pos-funcionalização da superfície com amina e outros grupos orgânicos contendo estrutura hidrofóbica, resultou numa diminuição da área da superfície 802,4-63,0 m2g-1 e volume de poros de 0,09 nm e aumento capacidade de carga de ibuprofeno a partir de 18,0 até 29% e um muito lento taxa de liberação ao longo do período de 72,5 h. Para investigar a taxa de liberação e o mecanismo a partir desses materiais híbridos sintetizados, zero-ordem, primeira ordem, Higuchi, Hixson-Crowell, Peppas e Korsmeyer-Peppas modelos cinéticos foram aplicados. Os materiais foram utilizados para a liberação controlada do fármaco ibuprofeno. Estes também foram avaliados quanto à capacidade de remover o corante aniônico azul reativo-15 e o corante catiônico verde brilhante de soluções aquosas. As sílicas modificadas apresentaram alta capacidade de carregamento do fármaco ibuprofeno e de sorção seletiva para o corante azul reativo 15. A sílica não modificada, SBA-15, apresentou alta capacidade de remover o corante verde brilhante. As isotermas de equilíbrio obtidas foram ajustadas aos modelos de Langmuir, Freundlich e Sips e os dados cinéticos foram ajustados aos modelos de pseudo-primeira-ordem e pseudo-segunda-ordem. Os resultados sugerem que os compostos organofuncionalizados de sílica podem ser um método simples, eficiente, barato e conveniente para a liberação controlada de fármacos e também para a remoção eficaz e seletiva de poluentes orgânicos tais como, corantes em soluções aquosas
Abstract: Bridged polysilsesquioxane silica hybrids, synthesized by the combination of SBA-15 type silica with new synthesized silylating agents containing bridged chains, were characterized by elemental analysis, absorption spectroscopy in the infrared region, nuclear magnetic resonance in the solid state, X-ray diffraction, scanning/transmission electron microscopy and thermogravimetry. The sorption/desorption of nitrogen to pure silica, SBA-15 and functionalized hybrids resulted in the isotherms of type IV with type H1 hysteresis. The structure of the precursor mesoporous silica was preserved after post-functionalization with bridged organic bridged chains. The precursor and its derivative silicas were ibuprofen-loaded for controlled delivery in simulated biological fluids. Surface functionalization with amine and other organic groups containing bridged hydrophobic structure resulted in significantly decreased surface area from 802.4 to 63.0 m2g-1 and pore volume to 0.09 nm, which ultimately increased the drug-loading capacity from 18.0 up to 29 % and a very slow release rate of ibuprofen over the period of 72.5 h. To investigate the release rate and mechanism from these synthesized hybrid materials, Zero-order, first-order, Higuchi, Hixson-Crowell and Peppas and Korsmeyer-Peppas kinetic models were applied. The synthesized materials were also evaluated for their ability to remove the anionic dye reactive blue-15 and cationic dye brilliant green from aqueous solutions. The hybrid silica showed selective sorption capacity for the anionic dye, reactive blue 15. The unmodified silica, SBA -15 showed high ability to remove the cationic dye, brilliant green from the aqueous medium. The obtained equilibrium isotherms were fitted to Langmuir, Freundlich and Sips models and the kinetic data were used to fit pseudo-first-order and pseudo-second-order. The results suggest that the organo-functionalized hybrid silicates could be a simple, efficient, inexpensive and convenient for the controlled release of drugs and for effective and selective removal of organic pollutants such as dyes from the aqueous solutions
Doutorado
Quimica Inorganica
Doutora em Ciências

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-06T14:13:28Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5719464 bytes, checksum: d95ea796f3e4195aab70df7f60654647 (MD5)
Made available in DSpace on 2017-06-06T14:13:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 5719464 bytes, checksum: d95ea796f3e4195aab70df7f60654647 (MD5) Previous issue date: 2017-02-09
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Magadiite (Na2Si14O29.xH2O, x = 5-10) is an alkaline layered silicate with unknown structure and reacts through intercalation with simple organic species and polymer resulting inorganic-organic hybrids, which can be applied as adsorbents for pollutants, catalytic support, cationic exchanger and others. In this work, sodium magadiite was obtained by hydrothermal synthesis and used as support to ion exchange to origin the acid, potassium, calcium and magnesium forms. The acid magadiite interacted with aliphatic diaminas, NH2(CH2)nNH2 where n = 8, 9, 10 e 12, in ethanolic medium, by using conventional and microwave heatings. The exchanged solids were evaluated for the ability to remove ranitidine in aqueous medium where contact time and initial drug concentration parameters were investigated. In vitro release tests were performed for sodium magadiite/ranitidine hybrid. The solids were characterized by X-Ray diffratometry (XRD), infrared spectroscopy (FIRT), CHN elemental analysis, thermogravimetry (TG/DTG) and UV-Vis molecular absorption spectroscopy in solid state before and after interaction with the diamines and drug. Hybrid materials formed between H-magadiite and diamines showed basal spacings between 0.200 to 0.286 nm resulting from the intercalation of both diamines and solvent molecules in the layered material, where the intercalated amount depended of size of organic chain, nature of solvent, temperature and type of heating. The Na-, H-, K-, Ca- and Mg exchanged magadiites removed ranitidine from aqueous solution, and the maximum capacities were 92.34 and 81.47 mg g-1 for sodium and potassium, respectively. The released tests of ranitidine was pH-dependent and presented the maximum released quantities of 76.4% in 48 h at SGF and 43.3% and 46.4% in 56 h in both SIF and SBF. Na- and K-magadiites showed potential adsorbents and drug vehicle for ranitidine while the H-magadiite/diamines intercalated hybrids had new organophilic properties, which result in new properties to interact with new organic species in solution.
A magadeíta (Na2Si14O29.xH2O, x = 5-10) é um silicato lamelar alcalino de estrutura ainda desconhecida que interage por intercalação com espécies orgânicas simples ou polímeros, originando híbridos inorgânico-orgânicos destinados a mais diversas aplicações como adsorventes, suporte para catalisadores, trocador catiônico, entre outras. Neste trabalho, a magadeíta sódica foi obtida por síntese hidrotérmica convencional e por troca iônica originou as suas formas ácida, potássica, cálcica e magnésica. A magadeíta ácida interagiu com diaminas alifáticas, NH2(CH2)nNH2 com n = 8, 9, 10 e 12, em meio etanólico, utilizando aquecimento convencional e por micro-ondas. Os sólidos trocados foram avaliados quanto à capacidade de remoção de ranitidina em meio aquoso, onde os parâmetros de tempo de contato e concentração inicial do fármaco foram investigados. Os ensaios de liberação in vitro foram realizados para o sistema magadeíta sódica/ranitidina. Os sólidos foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho (IV), análise elementar de CHN, termogravimetria (TG/DTG) e espectroscopia de absorção molecular UV-Vis no estado sólido antes e após a interação com as diaminas e com o fármaco. Os materiais híbridos formados entre a H-magadeíta e as diaminas mostraram variações no espaçamento basal de 0,200 a 0,286 nm, resultantes da intercalação tanto das diaminas como das moléculas do solvente na matriz lamelar, onde a quantidade intercalada foi dependente do tamanho da cadeia orgânica, temperatura e fonte de aquecimento. A magadeíta em suas formas trocadas com Na-, H-, K-, Ca- e Mg adsorveram ranitidina em meio aquoso cujas capacidades máximas de sorção foram de 92,34 e 81,47 mg g-1 para as formas sódica e potássica, respectivamente. A interação da ranitidina com os sólidos por intercalação também foi confirmada por DRX, IV, CHN e UV-Vis do estado sólido. Os ensaios emissão da ranitidina mostraram que a quantidade liberada foi dependente do pH dos fluidos, apresentando máximos de liberação de 76,4% em 48 h no fluido SGF e de 43,3% e 46,4% em 56 h nos fluidos SIF e SBF, respectivamente. As Na- e K-magadeítas mostraram bons adsorventes e veículo para ranitidina, enquanto os híbridos de intercalação magadeíta ácida/diaminas tiveram novas propriedades organofílicas, o que permite aplicações futuras para interação com diferentes espécies orgânicas em solução.

Tesis por compendio
[ES] La presente tesis doctoral se centra en el diseño, síntesis y caracterización de varios nanodispositivos híbridos orgánico-inorgánicos, utilizando como soporte nanopartículas de sílice mesoporosa equipadas con enzimas y puertas moleculares, los cuales muestran capacidades comunicativas además de la evaluación de diferentes estrategias de comunicación. El primer capítulo incluye un resumen de diferentes conceptos sobre los que se fundamentan los estudios realizados tales como nanotecnología, materiales de sílice mesoporosa, materiales con puertas moleculares que reaccionan a estímulos específicos, partículas Janus y biocomputación. Finalmente, se incluyen conceptos básicos acerca de la comunicación química, materiales y estrategias empleados hasta ahora y ejemplos representativos. A continuación, en el segundo capítulo, se presentan los objetivos generales de esta tesis doctoral que son abordados en los siguientes capítulos experimentales. El tercer capítulo muestra un sistema de biocomputación para liberación basado en nanopartículas Janus de oro-sílice mesoporosa capaces de comunicarse con el entorno procesando la información e imitando la función lógica booleana propia de un demultiplexer y que resulta en la liberación controlada de la carga. Se muestra que dicho nanodispositivo puede llevar a cabo sus funciones en medios complejos como en células cancerígenas. En el cuarto capítulo, se presenta un modelo circular de comunicación dentro de una red de tres nanopartículas diferentes basado en el intercambio jerárquicamente programado de mensajes químicos. La parte mesoporosa del nanodispositivo 1 (S1βgal) es cargada con la especie fluorescente [Ru(bpy)3]Cl2 y tapada con cadenas de oligo(etilenglicol) que contienen puentes disulfuro y que funcionan como puertas moleculares, mientras que la enzima β-galactosidasa es unida a la parte del oro. En la nanopartícula 2 (S2galox), la enzima galactosa oxidasa es inmovilizada en la cara del oro mientras que la sílice mesoporosa es cargada con 4-(bromometil)benzoato de metilo y los poros tapados con un derivado de arilboronato autoinmolante sensible a H2O2 que forma un complejo huéspedanfitrión con β-ciclodextrina. Finalmente, el nanodispositivo 3 (S3est) es funcionalizado con la enzima esterasa en la parte del oro, cargada con la especie reductora hidroclururo de tris(2-carboxietil)fosfina (TCEP) en la parte mesoporosa y tapada con una nanoválvula supramolecular que responde a pH (βciclodextrina:benzimidazol). En el quinto capítulo, se muestra un modelo interactivo de comunicación química entre una nanopartícula Janus abiótica y un organismo vivo (Saccharomyces cerevisiae). En particular, el nanodispositivo está basado en nanopartículas funcionalizadas con glucosa oxidasa en la parte del oro, cargadas con el genotóxico fleomicina y tapadas con la puerta molecular sensible a pH (βciclodextrina:benzimidazol). El microorganismo usado en el estudio es una levadura modificada que expresa GFP bajo el control del promotor del gen RNR3; la transcripción de dicho gen es inducida con la exposición a agentes que dañan el ADN. La ruta de comunicación interactiva empieza con la adición de sacarosa (estímulo de entrada) la cual es hidrolizada en glucosa por la invertasa localizada en el espacio periplásmico de las levaduras y que difunde al nanodispositivo donde es trasformada en el correspondiente ácido por la glucosa oxidasa de la parte del oro. La bajada local de pH da lugar a la apertura de la nanoválvula sensible a pH del nanovehículo y con ello a la liberación de fleomicina (mensaje de vuelta) que induce la expresión de GFP (señal de salida) en las levaduras. En el sexto capítulo, proponemos una estrategia para establecer una comunicación lineal entre dos microorganismos diferentes que no interactúan entre ellos mediada por un nanodispositivo que actúa como traductor químico. Finalmente, las conclusiones generales de la presente tesis doctoral son expuestas en el capítulo siete. El estudio de las capacidades comunicativas de los nanodispositivos mesoporosos funcionalizados con enzimas permite la construcción de estrategias de cooperación entre diferentes entidades que permiten funcionalidades que van más allá que aquellas llevadas a cabo por agentes individuales.
[CA] La present tesi doctoral es centra en el disseny, síntesi i caracterització de diversos nanodispositius híbrids orgànic-inorgànics, utilitzant com a suport nanopartícules de sílice mesoporosa equipades amb enzims i portes moleculars, i que mostren capacitats comunicatives a més de l’avaluació de diferents estratègies de comunicació. El primer capítol inclou un resum de diferents conceptes sobre els quals es fonamenten els estudis realitzats com ara nanotecnologia, materials de sílice mesoporosa, materials amb portes moleculars que reaccionen a estímuls específics, partícules Janus i biocomputació. Finalment, s’inclouen conceptes bàsics sobre la comunicació química, materials i estratègies utilitzades fins ara i exemples representatius. A continuació, en el segon capítol, es presenten els objectius generals d’aquesta tesi doctoral que són abordats en els següents capítols experimentals. El tercer capítol mostra un sistema de biocomputació per alliberament basat en nanopartícules Janus d’or-sílice mesoporosa capaços de comunicar-se amb l’entorn processant la informació i imitant la funció lògica booleana pròpia d’un demultiplexer i que resulta en l’alliberament controlat de la càrrega. Es mostra que aquest nanodispositiu pot dur a terme les seves funcions en mitjans complexos com en cèl·lules canceroses. En el quart capítol, es presenta un model circular de comunicació dins d’una xarxa de tres nanopartícules diferents basat en l’intercanvi jeràrquicament programat de missatges químics. La part mesoporosa del nanodispositiu 1 (S1βgal) es carrega amb l’espècie fluorescent [Ru(bpy)3]Cl2 i es tapa amb cadenes d’oligo(etilenglicol) que contenen ponts disulfur i que funcionen com portes moleculars, mentre que l’enzim β-galactosidasa s’immobilitza a la part de l’or. A la nanopartícula 2 (S2galox), l’enzim galactosa oxidasa s’immobilitza a la cara de l’or mentre que la sílice mesoporosa es carrega amb 4-(bromometil)benzoat de metil i els porus són tapats amb un derivat d’arilboronat autoimmolant sensible a H2O2 que forma un complex hoste-amfitrió amb β-ciclodextrina. Finalment, el nanodispositu 3 (S3est) es funcionalitza amb l’enzim esterasa en la part de l’or, es carrega amb l’espècie reductora hidroclurur de tris (2-carboxietil) fosfina (TCEP) a la part mesoporosa i es tapa amb una nanoválvula supramolecular que respon a pH (β-ciclodextrina:benzimidazol). En el cinqué capítol, es mostra un model interactiu de comunicació química entre una nanopartícula Janus abiòtica i un organisme viu (Saccharomyces cerevisiae). En particular, el nanodispositiu està basat en nanopartícules funcionalitzades amb glucosa oxidasa en la part de l’or, carregades amb el genotòxic fleomicina i tapades amb la porta molecular sensible a pH (βciclodextrina:benzimidazol). El microorganisme utilitzat en l’estudi és un rent modificat que expressa GFP sota el control del promotor del gen RNR3; la transcripció d’aquest gen és induïda amb l’exposició a agents que danyen l’ADN. La ruta de comunicació interactiva comença amb l’addició de sacarosa (estímul d’entrada) la qual és hidrolitzada en glucosa per la invertasa localitzada en l’espai periplasmàtic dels rents i que difon al nanodispositiu on és transformada en el corresponent àcid per la glucosa oxidasa de la part de l’or. La baixada local de pH dona lloc a l’obertura de la nanoválvula sensible a pH del nanovehicle i amb això l’alliberament de fleomicina (missatge de tornada) que indueix l’expressió de GFP (senyal de sortida) en el rent. En el sisé capítol, proposem una estratègia per establir una comunicació lineal entre dos microorganismes diferents que no interactuen entre ells facilitada per un nanodispositiu que actua com a traductor químic. Finalment, les conclusions generals de la present tesi doctoral són exposades en el capítol set. L’estudi de les capacitats comunicatives dels nanodispositius mesoporosos funcionalitzats amb enzims permet la construcció d’estratègies de cooperació entre diferents entitats que permeten funcionalitats que van més enllà que aquelles dutes a terme per agents individuals. Esperem que els resultats obtinguts inspiren aplicacions futures en diferents àrees com ara biomedicina, nanorobots, materials que imiten la naturalesa i tecnologies de la informació.
[EN] This PhD Thesis is focused on the design, synthesis and characterization of several hybrid organic-inorganic nanodevices using mesoporous silica nanoparticles equipped with enzymes and molecular gates which display communication capabilities as well as the design and evaluation of different communication strategies. The first chapter includes an overview of the different concepts which lay the foundations of the presented studies such as nanotechnology, mesoporous silica materials, stimuli-responsive gated materials, Janus particles and biocomputing. Basic concepts of chemical communication, materials and enabling technologies employed so far and representative examples in this field are also included. Next, in the second chapter, the general objectives of this PhD Thesis that are addressed in the following experimental chapters are presented. The third chapter shows a biocomputing delivery system based on Janus gold-mesoporous silica nanoparticles capable of chemically communicating with the environment and processing the information mimicking a demultiplexer Boolean logic function which results in a programmed cargo release. Finally, it is shown that such nanodevice is operative in complex media such as cancer cells. In the fourth chapter, it is presented a circular model of communication within a network of three different nanoparticles based on the hierarchically programmed exchange of chemical messages. The mesoporous face of nanodevice 1 (S1βgal) is loaded with the fluorescent dye [Ru(bpy)3]Cl2 and capped with disulfidecontaining oligo(ethylene glycol) chains acting as gatekeepers, whereas the enzyme β-galactosidase is attached to the gold face. In nanoparticle 2 (S2galox), the enzyme galactose oxidase is immobilized on the Au face, while the mesoporous silica is loaded with methyl 4-(bromomethyl)benzoate and the mesopores capped with a H2O2-sensitive self-immolative arylboronate derivative which forms a host-guest complex with β-cyclodextrin. Finally, the nanodevice 3 (S3est) is functionalized with the enzyme esterase on the Au face, loaded with the reductive species tris(2- carboxyethyl)phosphine hydrochloride (TCEP) in the mesoporous face and capped with a pH-responsive supramolecular nanovalve (β-cyclodextrin:benzimidazole). In the fifth chapter, it is showed an interactive model of chemical communication between an abiotic Janus nanoparticle and a living organism (Saccharomyces cerevisiae). In particular, the nanodevice is based on Janus goldmesoporous silica nanoparticles functionalized with glucose oxidase on the Au face, loaded with the genotoxin phleomycin and capped with a pH-responsive (βcyclodextrin:benzimidazole) gatekeeper. The microorganism used in the studies is an engineered budding yeast that expresses GFP under the control of the RNR3 promoter; RNR3 gene transcription is induced upon exposure to DNA-damaging agents. The interactive communication pathway starts with the addition of sucrose (input) which is hydrolyzed into glucose by invertase located in periplasmic space of yeasts and diffuses to the nanodevice where it is transformed into the corresponding acid by glucose oxidase on the Au face. The local drop in pH leads to uncapping of the pH-sensitive nanovalve in the nanocarrier and the release of phleomycin (feedback messenger) that induces GFP expression (output) in yeasts. In the sixth chapter, we propose a strategy to establish linear communication between two different non-interacting microorganisms mediated by a nanodevice which acts as a chemical “nanotranslator”. Finally, the general conclusions from this PhD Thesis are presented in chapter seven. The study of communication capabilities of enzyme-functionalized mesoporous nanodevices enables the construction of strategies of cooperation between different entities allowing sophisticated functionalities that go beyond those carried out by individual agents. We hope that the obtained results inspire future applications in different areas such as biomedicine, nanorobots, life-like materials and information technologies.
The authors wish to thank the Spanish Government (projects RTI2018-100910-B-C41 and RTI2018-101599-B-C22 (MCUI/AEI/FEDER, UE), CTQ2017-87954-P), the Generalitat Valenciana (PROMETEO 2018/024), the Comunidad de Madrid (IND2017/BMD7642) and CIBER-BBN (NANOCOMMUNITY project) for support.
De Luis Fernández, B. (2021). Development of enzyme-functionalized hybrid mesoporous nanodevices for advanced chemical communication [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/171506
TESIS
Compendio

Se aborda el estudio y aplicación de los clasificados como algoritmos heurísticos, los cuales son considerados técnicas que pueden dar una solución óptima de un problema a un costo computacional razonable, pero no garantizan lograr la solución en todos los casos, y son aplicados a problemas complejos donde los espacios de búsqueda de soluciones son indefinidos, y donde algoritmos como los determinísticos no logran encontrar solución, además de requerir un tiempo exponencial de ejecución. El algoritmo desarrollado (AHHLD) no solo es capaz de sintonizar sino también de optimizar los parámetros del controlador tipo PID, mediante la función objetivo del algoritmo, integrada a partir de las tres características del rendimiento del sistema (Mp, st y rt). Respecto al control PID, dentro de la implementación en simulaciones, presenta resultados ideales, debido a que no se toman en cuenta muchas de las limitantes de los sistemas reales.
CONACYT