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Ab initio molecular dynamics simulation of methanol and acetonitrile : the effect of van der Waals interactions.
(2019) Resende, Rafael Fanni Dias; Costa, Cleidinéia Cavalcante da; Manhabosco, Taíse Matte; Oliveira, Alan Barros de; Matos, Matheus Josué de Souza; Soares, Jaqueline dos Santos; Batista, Ronaldo Junio Campos
We employed PBE and BLYP semi-local functionals and the van der Waals density functional of Dion et al. (2004) (vdW-DF) to investigate structural properties of liquid acetonitrile and methanol. Among those functionals the vdW-DF is the only one that correctly predicts energy minima in inter-molecular interactions between acetonitrile molecules. We found that van der Waals interactions have a negligible effect on H-bonds in methanol chains. However, it significantly increases chain packing resulting in a more dense liquid in comparison to the other two functionals. The overall trend is that the vdW-DF tends to overestimate density and bulk modulus, meanwhile the semi-local functionals tend to underestimate density. Thus, van der Waals interactions play an important role in the properties of liquids in which much stronger dipole-dipole interactions are present.
Caracterização de derivados de dimetoxidicinamalacetona, difluroboro flavanonas e quinoxalinas e das interações com Buckminsterfulereno (C60) para aplicação em dispositivos eletrônicos orgânicos.
(2022) Curcio, Sergio Fernando; Cazati, Thiago; Valaski, Rogério; Cazati, Thiago; Eccher, Juliana; Soares, Jaqueline dos Santos; Postachini, Bruna Bueno; Merlo, Aloir Antônio
Compostos derivados das quinoxalinas (5e, 5g), difluroboro flavanonas (4c, 4e) e dimetoxidicinamalacetona (AGC101), foram estudados em decorrência de suas propriedades fotofísicas. Para executar o estudo, foram preparados soluções e filmes finos desses compostos com diferentes quantidades de C60, com intuito de verificar o potencial desses materiais como doadores de elétrons em dispositivos eletrônicos orgânicos. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia de absorção óptica, fluorescência estacionária e fluorescência resolvida no tempo. Para todos os compostos, os decaimentos do estado excitado mostraram redução do tempo de vida no estado sólido em comparação com os tempos de vida das soluções, indicando assim, agregação das moléculas. A aplicação da teoria de Kasha indica agregação tipo H (empilhamento) para a AGC101 e a 5e e tipo J (lado a lado) para 5g, 4c e 4e. Assumindo que estes compostos se comportam como doadores de elétrons e o C60 como aceitador de elétrons, foi analisada a supressão da fluorescência em função da concentração de C60, tanto em solução como em filme. O estudo dos gráficos de Stern-Volmer das soluções dos compostos mostrou predominância de supressões estáticas (do tipo por esfera efetiva). A mesma análise foi realizada para os filmes e, aplicando a teoria de Förster para a transferência de energia ressonante (FRET), foi interpretado o resultado como distância de difusão excitônica LD, obtendo distâncias de 5,3nm a 7,8nm em acordo com os valores encontrados nos artigos de referência. Os coeficientes de difusão D foram também calculados obtendo valores entre 2,8x10-3 cm 2 /s e 5,4x10-3 cm 2 /s na ordem de grandeza dos encontrados na literatura. As estruturas e valores obtidos permitem afirmar que os materiais estudados são de interesse para a fabricação de dispositivos eletrônicos orgânicos.
Caracterização de filmes de ftalocianina de hidróxido de alumínio com adição de nanotubos de carbono multi-parede funcionalizados para aplicação em dispositivos eletrônicos orgânicos.
(2019) Curcio, Sergio Fernando; Cazati, Thiago; Valaski, Rogério; Barbosa Neto, Newton Martins; Soares, Jaqueline dos Santos; Cazati, Thiago
As propriedades eletrônicas das ftalocianinas as colocam como materiais a serem utilizados na construção de dispositivos eletrônicos orgânicos. Neste trabalho foram utilizadas moléculas orgânicas da família das ftalocianinas, depositadas em filmes finos, como um dos componentes da camada fotoativa de um dispositivo orgânico para conversão de energia. Estas moléculas macrocíclicas conjugadas apresentam absorção de radiação no espectro visível, compatível com o espectro solar sendo caracterizadas como semicondutores orgânicos doadores de cargas. Com a adição de nanomateriais de carbono, caracterizados como semicondutores orgânicos aceitadores de cargas, o sistema doador-aceitador de cargas tem a habilidade de dissociar e transportar cargas elétricas foto-excitadas durante o processo de absorção de radiação para um circuito externo. Neste trabalho a blenda composta pela ftalocianina de hidróxido de alumínio (AlOHPc) juntamente com nanotubos de carbono de paredes múltiplas funcionalizados com ácido carboxílico (MWCNT-COOH) compõem a camada fotoativa do dispositivo fotovoltaico. As propriedades optoeletrônicas, morfológicas e estruturais dos materiais estudados foram caracterizadas através da espectroscopia de absorção, fluorescência estacionária, tempo de vida do estado excitado, voltametria cíclica, microscopia de força atômica, difração de raios X e espectroscopia Raman. A caracterização elétrica em regime de corrente contínua (DC) foi feita através de curvas de densidade de corrente versus tensão (J(V)) em dispositivos de estrutura sanduíche ITO/AlOHPc/Al. A determinação da eficiência de conversão de energia foi feita através da comparação entre as curvas J(V) no escuro e sob iluminação padrão (AM 1.5G, 100 mW/cm2, 300K). A confecção dos dispositivos e as caracterizações elétricas foram realizadas em colaboração com o Laboratório de Dispositivos Orgânicos (LADOR) do INMETRO/RJ.
Caracterização de sulfeto de antimônio bidimensional por microscopia de varredura por sonda.
(2022) Benedito, Atália Júlio; Barboza, Ana Paula Moreira; Pinto, Elisângela Silva; Barboza, Ana Paula Moreira; Soares, Jaqueline dos Santos; Barcelos, Ingrid David
Materiais em escala nanométrica apresentam diferentes propriedades se comparados às suas propriedades em escala macroscópica. Tais propriedades podem estar intercaladas entre aquelas associadas ao nível atômico (ou molecular). Logo, há um grande desenvolvimento de novos materiais nanoestruturados, não só na área de pesquisa acadêmica, como também, em setores que empregam alta tecnologia, na indústria eletrônica, aeroespacial e de embalagens, por exemplo. Uma linha de pesquisa que vem crescendo na área científica são os chamados materiais bidimensionais. A inspiração para a busca por novos materiais nessa dimensão se deve ao interesse na descoberta de propriedades capazes de modificar sistemas que conhecemos atualmente. Este projeto buscou investigar, pela primeira vez, um novo material bidimensional: o sulfeto de antimônio (Sb2S3) utilizando principalmente técnicas de Microscopia de Varredura por Sonda. O objetivo foi verificar desde os processos de obtenção do material, na escala nanométrica, até o estudo de suas propriedades morfológicas, elétricas e ópticas. Os resultados alcançados nos permitem afirmar que o sulfeto de antimônio bidimensional tem grande potencial para aplicações em dispositivos fotossensíveis na escala nanométrica.
Comparison between hydroxyapatite/soapstone and hydroxyapatite/ reduced graphene oxide composite coatings : synthesis and property improvement.
(2021) Nicomedes, Daniel Nilson Nunes; Mota, Laureana Moreira; Vasconcellos, Rebecca; Medrado, Nathanael Vieira; Oliveira, Michelle de; Alvarenga, Érika Lorena Fonseca Costa de; Juste, Karyne Ramos de Campos; Righi, Ariete; Manhabosco, Sara Matte; Silva, Guilherme Jorge Brigolini; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Oliveira, Alan Barros de; Batista, Ronaldo Junio Campos; Soares, Jaqueline dos Santos; Manhabosco, Taíse Matte
Economic viability and eco-friendliness are important characteristics that make implants available to the pop- ulation in a sustainable way. In this work, we evaluate the performance of a low-cost, widely available, and eco- friendly material (talc from soapstone) relative to reduced graphene oxide as reinforcement to brittle hy- droxyapatite coatings. We employ a low-cost and straightforward technique, electrodeposition, to deposit the composite coatings on the titanium substrate. Corrosion, wear, and biocompatibility tests indicate that the reduced graphene oxide can be effectively replaced by talc without reducing the mechanical, anticorrosion, and biocompatible composite coatings properties. Our results indicate that talc from soapstone is a promising ma- terial for biomedical applications.
Deposição e caracterização de revestimentos de diamond-like carbon (DLC) sobre substrato de titânio.
(2017) Araújo, Mário Almeida; Batista, Ronaldo Junio Campos; Manhabosco, Taíse Matte; Batista, Ronaldo Junio Campos; Vasconcelos, Cláudia Karina Barbosa de; Soares, Jaqueline dos Santos
Biomateriais metálicos devem apresentar uma combinação de propriedades como resistência à corrosão, biocompatibilidade e resistência mecânica. O titânio e suas ligas aliam essas propriedades. No entanto, são susceptíveis ao desgaste. No presente trabalho, aplicamos sobre o titânio revestimentos obtidos por meio eletrodeposição, utilizando diferentes potenciais, afim de aumentar sua resistência ao desgaste. O filme depositado foi de carbono tipo diamante (DLC). Esses materiais têm alta dureza e resistência ao desgaste, além de biocompatibilidade intrínseca, característica altamente desejada para biomateriais. A caracterização morfológica do titânio revestido com DLC foi realizada por microscopia de força atômica (AFM). O titânio apresentou uma superfície pouco rugosa, resultante do processo de eletropolimento, a qual foi copiada pelo filme. A espectroscopia Raman mostrou a formação das bandas D e G, características de filmes DLC, e possibilitou a determinação do teor de hidrogênio presentes nos filmes. Além das bandas D e G foi encontrado um pico T, atribuído ao diamante nanocristalino. A presença de carbono na superfície do titânio contribuiu para uma melhoria significativa da sua resistência ao desgaste. Em relação ao comportamento corrosivo, o filme mostrou um comportamento mais resistente à corrosão quando comparado ao substrato. A ação simultânea de desgaste-corrosão levou uma falha prematura do filme. Assim, a presença do filme na superfície do titânio contribuiu para uma melhoria significativa da sua resistência ao desgaste e a corrosão, todavia, os revestimentos DLC falham em situações em que a carga e o ambiente corrosivo estão agindo em conjunto.
Desenvolvimento e validação de métodos analíticos espectrométrico em plasma bovino para aplicação na confecção de dispositivos de liberação controlada de progesterona.
(2019) Reigosa, Isis de Freitas; Brandão, Humberto de Mello; Mosqueira, Vanessa Carla Furtado; Sales, José Nélio de Sousa; Soares, Jaqueline dos Santos; Brandão, Humberto de Mello
A progesterona é um importante hormônio na reprodução de bovinos normalmente quantificado por radioimunoensaio. A cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massa é uma alternativa que tem sido usada com menor frequência, que elimina os riscos associados ao manuseio de material radioativo. No presente estudo foi desenvolvido e validado métodos de cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas para a determinação dos níveis de progesterona em plasma bovino e meio aceptor (etanol: água 62,5: 37,5 v/v), com acetado de medroxiprogesterona como padrão interno. E avaliouse a cinética de liberação de P4 incorporada em PCL. As amostras foram preparadas utilizando extração por precipitação proteica, e os extratos foram injetados diretamente no sistema cromatográfico. A separação cromatográfica foi realizada com pré-coluna Vanguard C18 e coluna BEH-C18 1,7µm e 100mm de comprimento usando metanol e gradiente de solução aquosa de ácido fórmico a 0,1% como fase móvel com taxa de fluxo de 0,3 ml / min. Utilizou-se fonte electrospray no modo positivo. Monitoramento de reação múltipla para o íon precursor quantificador de P4 (m / z 315) de m / z 97,0; e para IS (m / z 387,2) de m / z 327,0. Boa linearidade foi observada ao longo das faixas de concentração com uma regressão linear (1/x) nas duas matrizes. O método desenvolvido para matriz plasma bovino foi comparado com resultados de radioimunoensaio. As técnicas obtiveram alta correlação (i.e. 0,959) e não foi detectada diferença na média dos resultados comparando as duas técnicas de quanticação de progesterona (P <0,05). O método altamente seletivo proposto para quantificar P4 não requer derivatização de amostras, que é uma etapa corriqueira para a quantificação de hormônios esteróides. A cinética de liberação da P4 em PCL foi de 1ª ordem. Portanto, foi desenvolvido um método em CLUEEM/EM/ESI sensível, seletivo e reprodutível para quantificação de P4 em duas matrizes que é capaz de substituir o RIE. Também foi feito um piloto da liberação de P4 em PCL que pode servir como base para futuras etapas de desenvolvimento de dispositivos intravaginais de P4 com PCL.
Dynamics of the formation of carbon nanotube serpentines.
(2013) Machado, L. D.; Legoas, S. B.; Soares, Jaqueline dos Santos; Shadmi, Nitzan; Jorio, A.; Joselevich, E.; Galvão, D. S.
Recently, Geblinger et al. [Nat. Nanotechnol. 3, 195 (2008)] reported the experimental realization of carbon nanotube S-like shaped nanostructures, the so-called carbon nanotube serpentines. We report here results from multimillion fully atomistic molecular dynamics simulations of their formation. We consider one-_m-long carbon nanotubes placed on stepped substrates with and without a catalyst nanoparticle on the top free end of the tube. A force is applied to the upper part of the tube during a short period of time and turned off; then the system is set free to evolve in time. Our results show that these conditions are sufficient to form robust serpentines and validates the general features of the ‘‘falling spaghetti model’’ proposed to explain their formation.
Efeito da adição de pó de balão na combustibilidade do carvão pulverizado injetado no alto-forno.
(2016) Silva, Hárley Philippe Santos da; Assis, Paulo Santos; Assis, Paulo Santos; Roa, Daniel Bretas; Soares, Jaqueline dos Santos
A siderurgia foi e continua sendo uma indústria essencial para o Brasil, na medida em que é o alicerce de várias cadeias produtivas, tais como a automotiva, a da construção civil, a de bens de capital, dentre outras. O ferro-gusa é uma das principais matérias-primas para fabricação do aço. A rota de produção deste material via alto-forno continua sendo a mais utilizada em todo o mundo. O alto-forno é um tipo de forno de cuba empregado na produção de ferro-gusa, pela fusão redutora de minérios de ferro em presença de carvão vegetal ou coque. Como produto dessa fusão, obtém-se escória e ferro-gusa líquidos pelo cadinho e poeiras e gases no topo. O processo de Injeção de Carvão Pulverizado, que será referido como ICP (em inglês, PCI = Pulverized Coal Injection), consiste na injeção de combustíveis auxiliares nas ventaneiras do alto-forno para minimizar o consumo de combustíveis fósseis e aumentar a eficiência de combustão. Este processo traz benefícios de ordem econômica, técnica e ambiental para a siderurgia, um dos setores da indústria que responde pelas maiores emissões de dióxido de carbono (CO2) para a atmosfera. Na siderurgia, o esforço para modernização tecnológica e da adoção das melhores práticas de gerenciamento ambiental é constante. As siderúrgicas integradas geram diversos tipos de resíduos sólidos e, em grande quantidade. Alguns desses resíduos são parcialmente reciclados como adição à carga da sinterização de minérios, porém com prejuízos à boa prática operacional. A história da relação de indústrias com o meio ambiente tem demonstrado que os impactos ambientais resultantes das atividades produtivas podem vir a comprometer o futuro do planeta. Desta forma, todos os esforços na busca de promover o desenvolvimento sustentável devem ser prioritários, tanto a nível acadêmico, profissional, como político-social. Uma tendência crescente na ICP é a utilização de misturas de carvões com o objetivo de alcançar um desempenho global mais eficiente do que o alcançado pelo uso de carvões individuais. Além disso, a conscientização ambiental da necessidade de se reduzir as emissões de CO2 tem levado à busca pela substituição, mesmo que parcial, de combustíveis fósseis por outras fontes de energia. O pó de balão ou pó do coletor é um resíduo gerado no processo de limpeza do gás de alto-forno. É comum ser reciclado como material de adição na carga das Sinterizações de minérios. Visto que o pó de balão desempenha a função de combustível na mistura à sinterizar, decidiu-se avaliar se seria capaz de exercer essa mesma função quando misturado ao carvão pulverizado do alto-forno e substituir parte dessa massa de carvão. O pó foi inicialmente caracterizado física e quimicamente. A seguir, avaliou-se a combustibilidade do carvão para ICP quando este recebeu a adição do pó. Este trabalho teve por objetivo caracterizar o pó de balão e avaliar o impacto de sua adição na combustibilidade do carvão pulverizado injetado no alto-forno. Para o estudo, foram utilizadas amostras de carvão mineral e pó de balão. Os resultados obtidos demonstraram que a adição do pó prejudicou a combustibilidade do carvão pulverizado.
Effect of TiO2 nanoparticles on polyaniline films electropolymerized at different pH.
(2016) Leite Filho, Valfrido Furtado; Machado, Giovanna; Batista, Ronaldo Junio Campos; Soares, Jaqueline dos Santos; Oliveira, Alan Barros de; Vasconcelos, Cláudia Karina Barbosa de; Lino, Andre Alves; Manhabosco, Taíse Matte
In this work hybrids of titanium nanoparticles and polyaniline are obtained by pulsed electrodeposition at different pH (1.5, 3.9 and 5.9) and characterized by scanning electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, cyclic voltammetry, ultraviolet−visible, and Raman spectroscopies. We found that films deposited at pH 5.9 with nanoparticles incorporation are composed of emeraldine meanwhile films without nanoparticles are composed of pernigraniline. As a result, films deposited with nanoparticles incorporation present conductivity 6 times higher than that of films deposited without nanoparticles. Films deposited at pH 3.9 with or without nanoparticles incorporation are both made of pernigraniline. Even though films with nanoparticles incorporation still present higher conductivity. To explain such a result, we performed first-principles calculations on polyaniline/ TiO2 interface. The calculations predict a metallic polyaniline/TiO2 interface in spite of polyaniline and TiO2 being semiconductors. At pH 1.5, the presence of nanoparticles has negligible effect on films characteristics. We believe that at low pH (pH 1.5) H atoms tend to bind TiO2 surface resulting in positively charged nanoparticles, which are further screened by SO4 −2 anions. Such a screening layer prevents the physical contact between nanoparticles and polyaniline monomers diminishing the effects of nanoparticle presence.
Efficient delivery of DNA into bovine preimplantation embryos by multiwall carbon nanotubes.
(2016) Munk, Michele; Ladeira, Luiz Orlando; Carvalho, Bruno Campos de; Raposo, Nádia Rezende Barbosa; Serapião, Raquel V.; Quintão, Carolina Capobiango Romano; Silva, Saulo Rodrigues; Soares, Jaqueline dos Santos; Jorio, Ado; Brandão, Humberto de Mello
The pellucid zone (PZ) is a protective embryonic cells barrier against chemical, physical or biological substances. This put, usual transfection methods are not efficient for mammal oocytes and embryos as they are exclusively for somatic cells. Carbon nanotubes have emerged as a new method for gene delivery, and they can be an alternative for embryos transfection, however its ability to cross the PZ and mediated gene transfer is unknown. Our data confirm that multiwall carbon nanotubes (MWNTs) can cross the PZ and delivery of pDNA into in vitro-fertilized bovine embryos. The degeneration rate and the expression of genes associated to cell viability were not affected in embryos exposed to MWNTs. Those embryos, however, had lower cell number and higher apoptotic cell index, but this did not impair the embryonic development. This study shows the potential utility of the MWNT for the development of new method for delivery of DNA into bovine embryos.
Electrochemical atomic layer epitaxy deposition of ultrathin SnTe films.
(2019) Manhabosco, Taíse Matte; Aloni, Shaul; Kuykendall, Tevye R.; Manhabosco, Sara Matte; Batista, Ana Bárbara; Soares, Jaqueline dos Santos; Barboza, Ana Paula Moreira; Oliveira, Alan Barros de; Batista, Ronaldo Junio Campos; Urban, Jeffrey J.
Tin telluride (SnTe) ultrathin films were deposited electrochemically on polycrystalline and monocrystalline gold substrates using the electrochemical atomic layer epitaxy (ECALE) method. The electrochemical behaviors of Sn and Te were studied systematically by means of cyclic voltammetry. Cyclic voltammetry curves for Sn displayed a broad peak in the region between -0.15 V and -0.35 V, which was related to the under-potential deposition (UPD), while the curves for Te displayed a peak at 0.3 V for Te UPD. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, and scanning electron microscopy (SEM) were employed for the characterization of the ultrathin SnTe films. XRD and Raman spectroscopy confirmed the deposition of a single SnTe phase, while SEM revealed that the deposits were composed of nanocrystallites.
Eletrodeposição de hidroxiapatita com incorporação de nanocamadas de talco pedra-sabão obtidas por esfoliação em fase líquida.
(2019) Batista, Ana Bárbara; Manhabosco, Taíse Matte; Barboza, Ana Paula Moreira; Soares, Jaqueline dos Santos; Ladeira, Luiz Orlando; Manhabosco, Taíse Matte
O ramo de biomateriais, ou seja, o ramo de materiais designados a interagir com sistemas biológicos é de suma importância no desenvolvimento de próteses ortopédicas e/ou dentárias. Nesse contexto, o titânio (Ti) é um dos metais mais utilizados para tal fim devido à sua alta resistência à corrosão, o que faz com que o Ti possua baixa toxicidade se comparado a outros biometais. Além disso, seu módulo de elasticidade é próximo ao do osso. Entretanto, o Ti apresenta desvantagens com relação à sua aplicação no ramo ortopédico e dentário, destacando-se a ligação química fraca formada entre ele e os ossos do corpo humano. Revestir o Ti com um filme de hidroxiapatita (HA) é uma opção vantajosa, uma vez que a HA é o componente mineral de maior abundância nos ossos e dentes sendo, portanto, um material de alta biocompatibilidade. Porém, por ser uma cerâmica, a hidroxiapatita apresenta algumas características que restringem seu uso como biomaterial, sendo elas a baixa tenacidade, a fragilidade e a baixa resistência mecânica. Com a finalidade de aprimorar tais propriedades e tornar a HA uma boa opção para reparo ósseo e dentário, pesquisadores vêm adicionando materiais de reforço tais como nanotubos de carbono, óxido de grafeno, entre outros. Pesquisas recentes demonstraram que o talco é um material bidimensional passível de esfoliação com propriedades similares às do grafeno, tais como baixa energia de ligação entre camadas e alta resistência à ruptura. Para obtenção de nanocamadas de talco, empregou-se a esfoliação em fase líquida, uma vez que é um dos métodos de esfoliação que apresenta maior rendimento no que se refere à quantidade de material esfoliado. Desse modo, vários solventes foram testados em diferentes parâmetros de esfoliação para obtenção do talco esfoliado. Para deposição tanto da HA pura, quanto da HA com incorporação de talco, utilizou-se a eletrodeposição pulsada, onde pulsos de tensão foram aplicados à célula eletroquímica, promovendo a formação de HA mais aderente ao substrato. As técnicas utilizadas para avaliação dos filmes depositados foram a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy), ensaios de desgaste, polarização potenciodinâmica, difração de raios X (DRX), ensaios de biocompatibilidade e técnicas de Microscopia de Varredura por Sonda. Com este trabalho, pretende-se obter uma melhoria nas propriedades mecânicas dos revestimentos de HA pela incorporação das nanocamadas de talco sem afetar a biocompatibilidade da HA. Como resultado, obteve-se que HA com incorporação de nanocamadas de talco na concentração de 0,90 g/L apresentou resultados superiores às demais condições analisadas (HA pura, HA + talco na concentração de 0,07 g/L e HA + nanocamadas de talco na concentração de 1,80 g/L) de acordo com as técnicas de avaliação dos depósitos utilizadas.
Eletrodeposição de revestimentos compósitos de hidroxiapatita/óxido de grafeno sobre substrato de liga de magnésio.
(2021) Carneiro, Larissa da Silva; Manhabosco, Taíse Matte; Soares, Jaqueline dos Santos; Manhabosco, Sara Matte; Manhabosco, Taíse Matte; Barboza, Ana Paula Moreira; Alvarenga, Érika Lorena Fonseca Costa de
A elevada taxa de envelhecimento populacional demanda uma particular atenção devido ao aumento significativo de doenças que acometem o sistema esquelético, sendo necessário intervenção médica no reparo e reconstrução de estruturas ósseas. Diante desse cenário, a aplicação do Magnésio e suas ligas vêm sendo estudada como implantes metálicos biodegradáveis, apesar de sua alta taxa de corrosão em condições fisiológicas. Com o intuito de minimizar este problema, revestimentos de hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2) vêm sendo amplamente empregados devido sua biocompatibilidade. Neste trabalho, objetiva-se o aumento da resistência à corrosão e ao desgaste de liga de magnésio AZ31 pela eletrodeposição pulsada de revestimentos de hidroxiapatita com a incorporação de óxido de grafeno nas seguintes concentrações de 0,1 g/L, 0,01 g/L e 0,001 g/L. Para a análise dos revestimentos realizou-se a microscopia de varredura eletrônica, espectroscopia Raman, difração de raios X, ensaio de polarização potenciodinâmica e ensaio de desgaste. As imagens ao microscópio eletrônico de varredura revelaram que os revestimentos de hidroxiapatita pura depositados por 40 minutos sobre substrato de liga de magnésio com tratamento térmico alcalino apresentam morfologia mais adequada ao se comparar com os revestimentos depositados por tempo de 30 e 60 minutos sobre os substratos tratados em meio ácido e meio térmico alcalino. Os resultados de espectroscopia Raman dos revestimentos apresentam o pico de maior intensidade em 960cm-1 , típica da hidroxiapatita e as bandas D e G que são características do óxido de grafeno. A difratometria de raios X confirmou a estrutura cristalina da hidroxiapatita. Dentre os revestimentos compósitos com diferentes concentrações de óxido de grafeno, verificou-se que a incorporação de 0,1 g/L desse material conduz a uma morfologia com menor ocorrência de trincas e melhor interligação da matriz de hidroxiapatita, além de um aumento na resistência à corrosão em comparação ao substrato puro e uma redução no dano de desgaste (largura das trilhas de desgaste) de 10%. Porém, os resultados da polarização potenciodinâmica dos revestimentos de hidroxiapatita pura evidenciaram uma superior resistência à corrosão ao se comparar com os revestimentos compósitos. Dessa forma, este trabalho apresenta uma contribuição no estudo de revestimentos de ligas metálicas para aplicações biomédicas, uma vez que apresenta revestimentos cerâmicos e compósitos que podem ser utilizados para melhorar a resistência à corrosão e desgaste de ligas de magnésio.
Eletropolimerização e caracterização de polianilina com incorporação de nanopartículas de TiO2 a diferentes pHs.
(2015) Leite Filho, Valfrido Furtado; Manhabosco, Taíse Matte; Machado, Giovanna; Manhabosco, Taíse Matte; Soares, Jaqueline dos Santos; Mota, Vinícius Cândido
Neste trabalho, filmes de polianilina (PANI) foram sintetizados pela técnica eletroquímica de polimerização potenciostática pulsada a diferentes pHs com e sem a incorporação de nanopartículas de dióxido de titânio (TiO2). Os filmes foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia ultravioleta-visível (UV-Vis), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X, espectroscopia Raman, além de voltametria cíclica. Um estudo teórico computacional também foi realizado para fins de fundamentação dos resultados experimentais. Os filmes produzidos a pHs mais ácidos com nanopartículas de TiO2 incorporadas não exibiram significativa melhora na resposta eletroquímica, porém, a pHs menos ácidos, uma elevação na densidade de corrente ficou evidente em curvas de voltametria cíclica e em espectros de UV-Vis.
Estudo da incorporação de nanopartículas de dióxido de silício em filmes de polianilina a diferentes pHs.
(2018) Carvalho Júnior, José Agenor; Soares, Jaqueline dos Santos; Manhabosco, Taíse Matte; Batista, Ronaldo Junio Campos; Soares, Jaqueline dos Santos; Vasconcelos, Cláudia Karina Barbosa de
O presente trabalho teve origem em resultados preliminares que indicaram que a adição de nanopartículas de TiO2 em filmes de polianilina, quando a deposição ocorreu a pH 5.9, promoveu uma mudança no estado de oxidação da polianilina e um aumento nas densidades de corrente. Destes resultados surgiu a pergunta: será que estas mudanças ocorreriam para qualquer tipo de nanopartícula? Ou seja, são essas mudanças devidas apenas ao tamanho reduzido (elevada razão entre a área e o volume) das nanopartículas ou dependem também de sua composição química. Para tentar responder essa pergunta, selecionamos outras nanopartículas(dióxido de silício e ouro) e verificamos os efeitos da sua adição no depósito de filmes de polianilina. Neste trabalho, nanopartículas de dióxido de silício e ouro foram adicionadas à filmes de polianilina eletrodepositados a diferentes pH’s. Os filmes foram caracterizados pelas técnicas de microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva, espectroscopia Raman, voltametria ciclíca e espectroscopia UV-Vis. Como já verificado anteriormente, o pH da solução eletrolítica influencia no estado de oxidação da poliananilina, na quantidade de polianilina depositada, na morfologia dos filmes e na densidade de corrente desenvolvida pelo sistema. A adição de nanopartículas (SiO2 e Au) não promoveu alteração significativa nas propriedades da polianilina, indicando que a alteração observada pela presença de nanopartículas de TiO2 é uma característica do sistema polianilina/TiO2 e não uma característica conferida pela presença de qualquer nanopartícula.
Improved bioceramic coatings reinforced by nanostructured talc.
(2022) Batista, Ana Bárbara; Silva, Michael Stanley da; Brito, Ana Carolina Ferreira de; Vasconcellos, Rebecca; Munk, Michele; Bueno, Mário José; Godoy, Geralda Cristina Durães de; Alvarenga, Érika Lorena Fonseca Costa de; Vasconcelos, Cláudia Karina Barbosa de; Righi, Ariete; Sousa, Edésia Martins Barros de; Oliveira, Alan Barros de; Batista, Ronaldo Junio Campos; Soares, Jaqueline dos Santos; Neves, Bernardo Ruegger Almeida; Barboza, Ana Paula Moreira; Manhabosco, Taíse Matte
Nano-talc was successfully incorporated in the hydroxyapatite matrix via pulsed electrodeposition after being obtained using an eco-friendly liquid-phase exfoliation process. Scanning electron microscopy, atomic force microscopy, X-ray spectroscopy, Raman spectroscopy, corrosion and wear resistance, and cytocompatibility tests were used to characterize the biocomposite ceramics. Talc significantly improves the nanomechanical and wear properties of bioceramics (i.e., higher stiffness, reduced friction coefficient, and lower wear damage) as well as corrosion resistance. Talc does not induce cytotoxic activity in in vitro cells and may induce bone maturation as per biocompatibility tests.
Label-free route to rapid, nanoscale characterization of cellular structure and dynamics through opaque media.
(2013) Joshi, Bipin; Barman, Ishan; Dingari, Narahara Chari; Cardenas, Nelson; Soares, Jaqueline dos Santos; Dasari, Ramachandra Rao; Mohanty, Samarendra
We report a novel technique for label-free, rapid visualization of structure and dynamics of live cells with nanoscale sensitivity through traditionally opaque media. Specifically, by combining principles of near-infrared (NIR) spectroscopy and quantitative phase imaging, functional characterization of cellular structure and dynamics through silicon substrates is realized in our study. We demonstrate the efficacy of the new approach by full-field imaging of erythrocyte morphology in their native states with a nm path length sensitivity. Additionally, we observe dynamic variations of human embryonic kidney cells, through a silicon substrate, in response to hypotonic stimulation with ms temporal resolution that also provides unique insight into the underlying biophysical changes. The proposed technology is fundamentally suited for high-performance investigations of biological specimens and significantly expands the options for visualization in complex microfluidic devices fabricated on silicon.
Physical-chemical effects of nanoparticles on electropolymerized polyaniline.
(2021) Carvalho Júnior, José Agenor; Barboza, Ana Paula Moreira; Machado, Giovanna; Neves, Bernardo Ruegger Almeida; Oliveira, Alan Barros de; Batista, Ronaldo Junio Campos; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Soares, Jaqueline dos Santos; Manhabosco, Taíse Matte
The incorporation of nanoparticles on polymer films is possible to obtain materials with desired properties. In the present work, we address the physical-chemical influence of nanoparticles in polymer films by producing and characterizing polyaniline hybrids with SiO2 and Au nanoparticles and comparing them with films with TiO2 nanoparticles. The hybrid films were characterized by SEM, EDS, UV-Vis, AFM, Raman, and cyclic voltammetry. Unlike TiO2 nanoparticles, SiO2 and Au nanoparticles do not promote any noticeable change in polyaniline oxidation state in less acid environments (pH 5.9 and 6.15). However, in those environments, the presence of nanoparticles significantly increases the film's conductivity. At a pH of 1.5 and 3.9, all three kinds of nanoparticles are screened by ions from the solution diminishing their physical-chemical effects on polyaniline. Thus, our results suggest that, in general, nanoparticles don't have any physical-chemical effects on polyaniline films when deposited in acid enough environments but can change their physical and chemical properties when deposited in less acid environments.
Raman spectroscopic sensing of carbonate intercalation in breast microcalcifications at stereotactic biopsy.
(2015) Sathyavathi, R.; Saha, Anushree; Soares, Jaqueline dos Santos; Spegazzini, Nicolas; McGee, Sasha; Dasari, Ramachandra Rao; Fitzmaurice, Maryann; Barman, Ishan
Microcalcifications are an early mammographic sign of breast cancer and frequent target for stereotactic biopsy. Despite their indisputable value, microcalcifications, particularly of the type II variety that are comprised of calcium hydroxyapatite deposits, remain one of the least understood disease markers. Here we employed Raman spectroscopy to elucidate the relationship between pathogenicity of breast lesions in fresh biopsy cores and composition of type II microcalcifications. Using a chemometric model of chemical-morphological constituents, acquired Raman spectra were translated to characterize chemical makeup of the lesions. We find that increase in carbonate intercalation in the hydroxyapatite lattice can be reliably employed to differentiate benign from malignant lesions, with algorithms based only on carbonate and cytoplasmic protein content exhibiting excellent negative predictive value (93–98%). Our findings highlight the importance of calcium carbonate, an underrated constituent of microcalcifications, as a spectroscopic marker in breast pathology evaluation and pave the way for improved biopsy guidance.