Navegação por assunto "nanomaterials"

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  • IPEN-DOC 25710

    PERES, JOSE C.G.; HERRERA, CRISTHIANO da C. ; BALDOCHI, SONIA L. ; ROSSI, WAGNER de ; VIANNA JUNIOR, ARDSON dos S.. Analysis of a microreactor for synthesizing nanocrystals by computational fluid dynamics. Canadian Journal of Chemical Engineering, v. 97, n. 2, p. 594-603, 2019. DOI: 10.1002/cjce.23356

    Abstract: Microreactors eliminate batch-to-batch variability and allow better control over nanocrystal synthesis. A serpentine microreactor fabricated by femtosecond laser ablation is presented and characterized by computational fluid dynamics, since the micro channels show a trapezoidal cross-section mainly due to the relatively high numerical aperture of the focusing lens. Mixing, macro and micro, throughout the device was investigated for inlet flow rates between 10–500 mL min 1 and the injection of an inert tracer with the same transport properties of water. The simulation of the whole microreactor enabled the analysis of the formation and destruction of structures. For instance, secondary flows played a major role in mixing behaviour: small flow rates did not promote mixing of the tracer and a stream of pure water even after 43 curved segments, while they were perfectly mixed after 9 segments for higher flow rates. According to the mixing index, the maximum effect of convective mixing was achieved for an inlet flow rate of 250 mL min 1. Tracer dispersion and the mixing index guided a scale-up process of the microreactor, optimizing the number of curved segments while increasing total throughput. The upscaled design exhibited mixing saturation at 400 mL min 1 and promoted better control of residence time to allow nanocrystal growth.

    Palavras-Chave: lasers; ablation; nanomaterials; crystals; ; synthesis; laminar flow; mixing

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  • IPEN-DOC 25104

    JIMENEZ-VILLAR, ERNESTO ; XAVIER, M.C.S.; WETTER, NIKLAUS U. ; MESTRE, VALDECI; MARTINS, WELITON S.; BASSO, GABRIEL F.; ERMAKOV, V.A.; MARQUES, F.C.; SA, GILBERTO F. de. Anomalous transport of light at the phase transition to localization: strong dependence with incident angle. Photonics Research, v. 6, n. 10, p. 929-942, 2018. DOI: 10.1364/PRJ.6.000929

    Abstract: There has been a growing interest in disordered optical media in recent years due to their potential applications in solar collectors, random lasers, light confinement, and other advanced photonic functions. This paper studies the transport of light for different incidence angles in a strongly disordered optical medium composed of core-shell TiO2@Silica nanoparticles suspended in an ethanol solution. A decrease of optical conductance and an increase of absorption near the input border are reported when the incidence angle increases. The specular reflection, measured for the photons that enter the sample, is lower than the effective internal reflection undergone by the coherently backscattered photons in the exact opposite direction, indicating a nonreciprocal propagation of light. This study represents a novel approach in order to understand the complex physics involved at the phase transition to localization.

    Palavras-Chave: backscattering; titanium oxides; silica; optical properties; light transmission; quantum electrodynamics; nanomaterials; multiple scattering; light sources

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  • IPEN-DOC 23160

    CARDOSO, TALITA R. . Aplicabilidade de curativos a base de hidrogel com nanopartículas de prata em lesão por pressão / Applicability of hydrogel based curatives with silver nanoparticles in pressure injury . 2017. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 68 p. Orientador: Ademar Benévolo Lugão. DOI: 10.11606/D.85.2017.tde-08062017-151848

    Abstract: Cuidar de feridas é um processo dinâmico e complexo que requer atenção especial principalmente quando se refere a uma lesão crônica. A lesão por pressão (LPP) é uma ferida crônica localizada na pele ou no tecido subjacente, geralmente sobre uma proeminência óssea, resultante de pressão isolada ou pressão combinada com fricção ou cisalhamento. O objetivo foi avaliar a aplicabilidade das membranas de hidrogel com nanopartículas de prata no tratamento de lesões por pressão (LPPs) em usuários do SUS, por meio de protocolo clínico. O projeto da pesquisa foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da UFT/TO sob nº 161/2013, e foram seguidos todos os preceitos éticos conforme Resolução 466/12 do CNS do Ministério da Saúde. Trata-se de um estudo de intervenção terapêutica, do tipo ensaio clínico não controlado, sobre a avaliação do uso da membrana de hidrogel com nanopartículas de prata (NPAg) produzida pelo Instituto de Pesquisa em Energia Nuclear (IPEN). A população do estudo foi composta por 19 pacientes, que por critérios de inclusão e exclusão foi constituída por uma amostra de 6 (seis) pacientes de ambos os gêneros, internados no Hospital de Referência de Porto Nacional, no período de janeiro de 2014 a dezembro de 2015, acometidos por lesões por pressão categoria 3, 4 e não classificável. O estudo apresentou como limitações o restrito número de pacientes por amostra, por se tratar de pesquisa clínica experimental, com um grupo investigado altamente selecionado pelos critérios de exclusão e inclusão. Os hidogéis com NPAg, produzidos pelo IPEN, mostraram-se eficazes no tratamento das LPPs, pois proporcionaram a ferida condições para a epitelização. Houve diminuição do odor, dos tecidos desvitalizados e da dor, itens estes que quando presentes retardam a cicatrização. Porém são necessários novos estudos, envolvendo estes curativos com um número maior de pacientes.

    Palavras-Chave: polymers; hydrogels; membranes; silver; nanomaterials; clinical trials; animal tissues; skin absorption; skin diseases; ulcers

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  • IPEN-DOC 28037

    SILVA, BETHOVEN M. da . Aplicabilidade de curativos de hidrogel com nanopartículas de prata em queimaduras / Applicability of hydrogel dressings with silver nanoparticles in burns . 2021. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 74 p. Orientador: Ademar Benévolo Lugão. DOI: 10.11606/D.85.2021.tde-16072021-130005

    Abstract: Introdução: As queimaduras são caracterizadas por um tipo de ferida traumática que podem ser causadas por agentes térmicos, químicos, elétricos ou radioativos. O tratamento para essas lesões evoluiu muito ao longo do tempo, com várias opções de curativos disponíveis no mercado. Por isso, a escolha da melhor cobertura se torna um desafio. Considerando a sua importância na cicatrização e o conforto proporcionado por meio do alívio da dor, tem-se observado o uso crescente de membranas de hidrogel com nanopartículas de prata para aplicação como curativo. Objetivos: Avaliar o uso de curativos de hidrogel com nanopartículas de prata no tratamento de queimaduras. Materiais e métodos: Trata-se de um estudo do tipo série de casos clínicos com intervenção terapêutica, que avaliou o curativo de hidrogel com nanopartículas de prata produzido pelo Instituto de Pesquisa Energéticas e Nucleares (IPEN) no tratamento de lesões por queimadura no Hospital Geral de Palmas (HGP) -Tocantins. A população constou de casos com lesão por queimadura que internaram no HGP durante o período da pesquisa, que atenderam aos critérios de inclusão. Resultados: Caso 01, queimadura de 2º grau superficial na mão direita, com 2,0% de área total de acordo com tabela de Lund Browder. Foram realizados quatro curativos e o tratamento teve duração de sete dias, com alívio da dor e eliminação do exsudato. Não houve presença de odor. Caso 02, apresentando queimaduras em mão, antebraço e região anterior do braço direito, mão e antebraço esquerdo, região abdominal, região torácica anterior à direita, com porcentagem total de 14,5% de área queimada, de 2º grau mista. Foram realizados seis curativos e a duração do tratamento foi de dezesseis dias, sendo eliminados dor, odor e exsudato. Caso 03, queimadura por explosão elétrica, em antebraço e mão esquerda, antebraço direito, braço e mão direita, região torácica anterior à esquerda e pescoço. Porcentagem de 13,5% de área queimada, 2º grau mista. Nas regiões dos membros superiores o tratamento foi encerrado no quinto curativo e décimo segundo dia de tratamento, devido ao aumento na quantidade do exsudato, contraindicando as placas. Na região torácica, foram realizados sete curativos e a duração foi de quatorze dias, com tecido epitelizado em todo leito da lesão, e eliminação da dor, odor e exsudato. Caso 04 com queimadura por explosão elétrica em antebraço, braço e mão direita, com 7% de área queimada, 2º grau profunda. Foram realizados onze curativos e o tempo de tratamento foi de vinte e três dias, com epitelização do tecido e eliminação da dor, odor e exsudato. Conclusão: Os hidrogéis com nanopartículas de prata mostraram-se eficazes no tratamento de queimados, já que auxiliaram o processo de epitelização, com redução de exsudato, diminuição do odor e promoção de conforto, com alívio da dor.

    Palavras-Chave: skin; wounds; burns; therapy; bioassay; toxicity; banding; pvp; irradiation; hydrogels; membranes; nanomaterials; silver; distribution; clinical trials; patients; regional analysis; data analysis; comparative evaluations

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  • IPEN-DOC 22419

    SOUZA, EDITH M.M.; COSTA, WANDERLEY da; SILVA, LEONARDO G.A. ; WIEBECK, HELIO. Behavior of adhesion forces of the aqueous-based polychloroprene adhesive magnetically conditioned. Journal od Adhesion Science and Technology, v. 30, n. 15, p. 1689-1699, 2016.

    Palavras-Chave: adhesives; catalysis; additives; neoprene; carbon dioxide; catalysts; nanomaterials; magnetism

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  • IPEN-DOC 23966

    COSTA, WANDERLEY da; SOUZA, EDITH M.M.; SILVA, LEONARDO G.A. ; WIEBECK, HELIO. Behavior of adhesion forces of the aqueous-based polyurethane adhesive magnetically conditioned. Modern Chemistry & Applications, v. 4, n. 4, p. 1-8, 2016. DOI: 10.4172/2329-6798.1000190

    Abstract: This research presents a new proposal to water based adhesives manufacturing process, utilizing magnetic conditioning. Using this technique it is possible to increase the adhesion capacity between the adhesive and the substrate. The formulation proved to be efficient after the magnetic conditioning and without reactivation which also generated a significant alteration of the viscosity which was 350 mPa.s to 1100 mPa.s, without the necessity of the addition of any other product as thickener. If we compare the same adhesive formulation, with magnetic conditioning and without reactivation and an adhesive without magnetic conditioning and with reactivation, the increase of adhesion capacity was 42.11%, in the magnetically conditioning. When we verify the shear stresses in adhesive without reactivation, without magnetic conditioning and irradiated at 15 kGy we found an average of 3.29 × 105 Pa in the shear stresses, that is 2.16 times lower, compared with the average value found in the test specimens, magnetically conditioned, without reactivation, which was 7.11 × 105 Pa. If the non-ionizing radiation dose of 25 kGy passes, the shear stresses decrease considerably, regardless of the process, with or without magnetic conditioning has the consequence of breaking of the bonds of the polymeric matrix with the test specimens interface.

    Palavras-Chave: polyurethanes; adhesives; catalysis; additives; neoprene; carbon dioxide; catalysts; nanomaterials; magnetism

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  • IPEN-DOC 27621

    COSTA, ROBSON S. ; MOURA, ESPERIDIANA A.B. . A bibliometric analysis of the strategy and performance measurement of the polymer matrix nanomaterials development scenario globally, and the participation of Brazil. In: LI, JIAN (Ed.); ZHANG, MINGMING (Ed.); LI, BOWEN (Ed.); MONTEIRO, SERGIO N. (Ed.); IKHMAYIES, SHADIA (Ed.); KALAY, YUNUS E. (Ed.); HWANG, JIANN-YANG (Ed.); ESCOBEDO-DIAZ, JUAN P. (Ed.); CARPENTER, JOHN S. (Ed.); BROWN, ANDREW D. (Ed.). Characterization of Minerals, Metals, and Materials. Cham, CZ, Switzerland: Springer Nature Switzerland AG, 2020. p. 329-342, (The Minerals, Metals & Materials Series). DOI: 10.1007/978-3-030-36628-5_31

    Abstract: Extensive studies have been conducted worldwide on the strategy for the development of nanomaterials. One of the known strategies for this has aroused interest in the market is the incorporation of the nanoparticles, extracted from the residues in thematrices of the polymers for the production of environmentally correct nanocomposites. This work presents a survey of the scientific knowledge of nanomaterials of the polymer matrix and a panoramic view of the evolution of these nanomaterials are subject, in order to meet the criteria of sustainable development due to the environmental concerns. This study also intends to use bibliometric tools to database acquisition and analysis of bibliographic reviews for an evaluation of the scenarios in the world on the development of polymeric nanomaterials based on three different classes of polymeric nanocomposites: polymer/clay; polymer/graphene, and polymer/nanocellulose nanocomposites.

    Palavras-Chave: statistical data; nanomaterials; nanocomposites; scientific personnel; knowledge management; polymers

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  • IPEN-DOC 28475

    MANCINI, VICTOR A. . Caracterização espacial e simulação microestrutural de compósitos unidirecionais / Spatial characterization and microstructural simulation of unidirectional composites . 2020. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 75 p. Orientador: Roberto Navarro de Mesquita. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-18112021-124214

    Abstract: O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia para a caracterização microestrutural de um material compósito a partir da técnica de processamento de imagens. Inicialmente foram obtidas imagens por microscopia óptica da seção transversal de um laminado unidirecional, em que se aplicaram o algoritmo da transformada circular de Hough para detecção das fibras e geração de máscaras binárias da microestrutura. A fração volumétrica local de fibra foi determinada pelas técnicas de contagem de pixels unitários e de razão entre áreas. A distribuição espacial das fibras foi analisada por métricas de estatística espacial,como distribuição dos vizinhos mais próximos, função intensidade de segunda ordem e função distribuição radial. A metodologia proposta apresentou como principal vantagem a capacidade de prover informações sobre a variação da fração volumétrica e da distribuição espacial de fibra ao longo da microestrutura do material compósito, podendo ser utilizada em análise e simulação micromecânica.

    Palavras-Chave: nanomaterials; composite materials; digital filters; flying spot digitizers; image processing; optical microscopy; spatial resolution; statistics

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  • IPEN-DOC 29613

    PACHECO, CAROLINE V.; PERES, RENATO M.; CARRIERI, GABRIELA; MINUSSI, GIULIA R.; ZAMBRANA, GUIDO P.; KANG, JESSICA S.H.; OLIVEIRA, RENE R. de ; LIMA, NELSON B. de ; BERNUSSI, AYRTON; WARZYWODA, JULIUSZ; MUNHOZ, ANTONIO H.. Cement-based composites incorporating pseudoboehmite nanomaterials. Journal of Materials in Civil Engineering, v. 35, n. 2, p. 04022413-1 - 04022413-11, 2023. DOI: 10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0004586

    Abstract: Pseudoboehmite is a hydrated aluminum oxyhydroxide obtained from inorganic precursors by the sol-gel process. It is used as a precursor to alumina and as a reinforcement in obtaining nanocomposites. Cement-reinforced composites with this nanomaterial were obtained in concrete and mortar. Pseudoboehmite with sodium polyacrylate was used to promote a deflocculation of pseudoboehmite particles, which tend to agglomerate in the material. The obtained material was added to the concrete to improve its workability and strength. The new concrete was characterized by slump tests and mechanical tests. Our results revealed that the incorporation of pseudoboehmite with sodium polyacrylate significantly increased the compressive strength and improved the workability of the concrete. Multiple experiments evaluated compressive strength, ultrasound speed, and nanomaterial characterization. Using the Weibull method in mortars, we verified that the pseudoboehmite brought visible benefits as the characteristic stress increased by 17.5%. This increase was observed with the addition of 3% by weight of pseudoboehmite.

    Palavras-Chave: nanomaterials; aluminium compounds; building materials; mortars; concretes; sodium; polyacrylates

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  • IPEN-DOC 28891

    VIGATO, ARYANE A.; MACHADO, IAN P.; FRANCO, MARGARETH K.K.D. ; YOKAICHIYA, FABIANO; SAIRRE, MIRELA I. de; ARAUJO, DANIELE R. de. Chemical and structural characterization of hybrid delivery systems studied by FTIR, NMR, and SAS techniques. In: KESHARWANI, P. (Ed.); JAIN, N.K. (Ed.). Hybrid Nanomaterials for Drug Delivery. Cambridge, MA, United States: Woodhead Publishing, 2022. p. 27-51, cap. 2. (Woodhead Publishing Series in Biomaterials). DOI: 10.1016/B978-0-323-85754-3.00005-8

    Abstract: In recent years, the research for new classes of materials for biomedical applications has directed the synthesis and design of hybrid systems composed of two or more components (metals, clays, ceramics, bioglass, polymers, lipids, enzymes) conferring to them multifunctional properties, in general synergistic, different to those obtained for their parent components. One of the main advantages attributed to hybrid systems is their ability to modulate the drug release rate into the biological medium, which improve their therapeutic efficacy. However, this enhanced biomedical performance is a result of chemical interactions among material components that assume different levels of structural organization. This chapter provides a discussion about applications of three physicochemical techniques used for characterizing those materials, Fourier-transform infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, and small-angle scattering. Therefore a brief introduction on fundamental techniques followed by a discussion on relationships between composition and main chemical and structural finding are covered.

    Palavras-Chave: nanomaterials; medical supplies; drug delivery; hybrid systems

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  • IPEN-DOC 22341

    GUSATTI, M.; SOUZA, D.A.R.; DURAZZO, M. ; RIELLA, H.G.. Chemical processes for the synthesis of nanostructured materials. In: AHMED, WAGAR (Org.); ALI, NASAR (Org.). Manufacturing nanostructures. Manchester, UK: One Central Press, 2014. p. 50-78,

    Palavras-Chave: nanomaterials; synthesis; nanostructures; sol-gel process; x-ray diffraction; transmission electron microscopy; crystal growth; zinc oxides; gold oxides; titanium oxides; manufacturing

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  • IPEN-DOC 28698

    THIPE, VELAPHI C. ; BATISTA, JORGE G.S. ; LUGAO, ADEMAR B. . Copper nanomaterials for eliminating the risk of mycotoxins. In: ABD-ELSALAM, KAMEL A. (Ed.). Copper Nanostructures: Next-Generation of Agrochemicals for Sustainable Agroecosystems. Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 2022. p. 243-262, cap. 11. (Nanobiotechnology for Plant Protection). DOI: 10.1016/B978-0-12-823833-2.00026-X

    Abstract: Mycotoxins continue to pose significant challenges in agriculture and health sector. The most feasible strategy to eliminate their manifestation and risk is the use of fungicides against mycotoxigenic fungal contamination as an indirect approach. However, conventional fungicides have not been effectively attributed to acquired fungicide resistance and high toxicity on plants, animals, and human health. Copper (Cu) has been recognized as an essential micronutrient metal/mineral required by plants that participate in various physiological processes (chlorophyll and photosynthesis) and as a cofactor for enzymatic reactions including activation of many metalloproteins and those involved in lignin synthesis. Herein, we review Cu nanomaterials for the risk of mycotoxin also; we explore their nanofungicidal activity and the comprehensive understanding of the multitude of the tripartite interactions of Cu nanomaterials with the ecosystem (plants, soil, and animals/humans), and green nanotechnological approach in limiting their toxicity profile. Lately, we discuss some of the future recommendations for Cu nanofungicides toward eliminating the risk of mycotoxicology.

    Palavras-Chave: copper; nanomaterials; fungicides; mycotoxins; agriculture; nanotechnology

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  • IPEN-DOC 28699

    THIPE, VELAPHI C. ; FREITAS, LUCAS F. ; LIMA, CAROLINE S.A. de ; NOGUEIRA, KAMILA M. ; BATISTA, JORGE G.S. ; FERREIRA, ARYEL H. ; LUGAO, ADEMAR B. . Cu and Cu-based nanomaterials as nanofungicides. In: ABD-ELSALAM, KAMEL A. (Ed.). Copper Nanostructures: Next-Generation of Agrochemicals for Sustainable Agroecosystems. Amsterdam, Netherlands: Elsevier, 2022. p. 155-183, cap. 7. (Nanobiotechnology for Plant Protection). DOI: 10.1016/B978-0-12-823833-2.00020-9

    Abstract: Green nanotechnology through the production of copper and copper oxide nanoparticles (CuNPs and CuONPs, respectively) as nanofungicides brings forth the opportunity attributed to their antimicrobial properties in addition to Cu being an essential metal micronutrient that functions as a cofactor for many enzymatic activities in plants. Herein, we explore the use of CuNPs and CuONPs as nanofungicides against toxigenic fungi and their mechanism of action. We also highlight the green nanoagriculture and the ecotoxicology and safety of CuNPs and CuONPs as nanofungicides to significantly aid as agricultural breakthroughs because such approaches will provide realistic sustainable nano Cu-enabled products deemed safe for agricultural practices.

    Palavras-Chave: nanomaterials; copper; antimicrobial agents; nanoparticles; fungicides

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  • IPEN-DOC 23368

    VARCA, GUSTAVO H.C. . Desenvolvimento de hidrogel nanoestruturado contendo complexo de papaína e ciclodextrina / Development of a nanostructured hydrogel containing papain and cyclodextrin complex . 2014. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 154 p. Orientador: Ademar Benévolo Lugão. DOI: 10.11606/T.85.2017.tde-30062017-114133

    Abstract: A papaína é uma enzima proteolítica empregada no debridamento e cicatrização de feridas. Contudo, problemas de estabilidade na forma farmacêutica, bem como reações alérgicas reportadas por pacientes submetidos à tratamentos com a enzima, culminaram na restrição aos produtos contendo papaína para uso tópico por órgãos regulatórios internacionais. Este trabalho objetivou desenvolver hidrogel nanoestruturado contendo complexo de papaína e ciclodextrina visando obter forma farmacêutica estável e eficaz como curativo dérmico, com redução da resposta imunológica. A síntese do hidrogel foi realizada combinando fenômenos de cristalização e/ou reticulação e esterilização simultânea induzida por radiação gama, de modo a promover nanoestruturação adequada da membrana para veiculação da papaína nativa e do complexo. O complexo e o produto final tiveram suas propriedades biológicas e físico-químicas avaliadas. O hidrogel a base de PVA contendo complexo de papaína-ciclodextrina apresentou características adequadas para aplicação como curativo, além de apresentar indícios de redução na resposta imunológica e melhora na citocompatibilidade quando comparado à papaína nativa, isso devido ao encapsulamento molecular com a ciclodextrina e à alta retenção do complexo por parte da matriz. Por outro lado, a irradiação, não alterou o perfil citotóxico da enzima, mas acarretou leve diminuição em seu potencial imunogênico. O hidrogel se mostrou promissor para uso como curativo e demonstrou potencial redução nas reações adversas desencadeadas pelo uso da papaína.

    Palavras-Chave: antimitotic drugs; enzymes; papain; nanomaterials; sh-proteinases; hydrolases; oligosaccharides; saccharides; synthetic materials; polymers; polyvinyls; potting materials; gamma radiation; in vitro; immunity; immunoassay; physical chemistry; synthesis; process development units

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  • IPEN-DOC 22957

    SILVA, JAQUELINE A.P. ; FELINTO, MARIA C.F. da C. . Desenvolvimento de materiais para marcação biológica. In: PROGRAMA INSTITUCIONAL DE BOLSAS DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA; SEMINARIO ANUAL PIBIC, 22.; SEMINARIO ANUAL PROBIC, 13.; SEMINARIO ANUAL PIBITI, 6., 07-08 de dezembro, 2016, São Paulo, SP. Resumo expandido... São Paulo, SP: IPEN, 2016. p. 187-188.

    Palavras-Chave: nanomaterials; biological markers; silica; synthesis

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  • IPEN-DOC 28924

    SALVADOR, FRANCINE F. da S. . Desenvolvimento de nanomateriais luminescentes de óxido de estanho e óxido misto de estanho/titânio dopados com íons terras raras para aplicações biológicas / Development of luminescent nanomaterials based on rare earth ions doping tin oxide and tin / titanium mixed oxide for biological applications . 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 191 p. Orientador: Maria Claudia França da Cunha Felinto. DOI: 10.11606/D.85.2019.tde-18082022-120116

    Abstract: Atualmente, nanocristais semicondutores de banda larga dopados com íons lantanídeos trivalentes (Ln3+) têm sido o foco de interesse da pesquisa devido às suas propriedades ópticas distintas e potenciais aplicações em dispositivos ópticos e biosondas luminescentes. Devido à grande razão superfície / volume e ao efeito de confinamento quântico, as propriedades físico-químicas das matrizes em nanoescala podem diferir do material "bulk", afetando as propriedades de luminescência e a dinâmica dos estados excitados dos íons Ln3+. No entanto, uma questão importante para as nanopartículas (NPs) semicondutoras é se os íons Ln3+ são realmente incorporados na rede cristalina, uma vez que suas propriedades químicas geralmente diferem das dos cátions dos semicondutores. Este trabalho apresenta a síntese, caracterização e estudos de fotoluminescência do óxido de estanho dopado com európio e térbio (SnO2:Eu3+; SnO2:Tb3+ e SnO2:Eu3+, Tb3+), preparados pelo método de coprecipitação, bem como do óxido misto de estanho / titânio dopado com neodímio (Sn1-xTixO2:Nd3+), preparado pela combinação dos métodos de coprecipitação e hidrotérmico. Esses materiais foram caracterizados por espectroscopia no infravermelho, análise termogravimétrica, difração de raios X (método do pó), microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva por raios X e microscopia eletrônica de transmissão. As propriedades ópticas foram investigadas por espectroscopia de reflectância difusa, espectroscopia de fotoluminescência, bem como curvas de decaimento de emissão. Sabe-se que na "janela biológica", na região do infravermelho próximo (NIR), a emissão dos biomarcadores não se sobrepõe à emissão dos constituintes fisiológicos (isto é, pigmentos, proteínas, coenzimas, água). Então, aproveitando-se da vantagem que os íons Nd3+ possuem bandas de absorção e emissão na região NIR, as propriedades luminescentes das soluções sólidas Sn1-xTixO2:Nd3+ foram investigadas sob excitação laser de 808 nm, visando aplicações biotecnológicas. Devido às informações sobre a toxicidade dessas NPs em células serem escassas, foram realizados ensaios de citotoxicidade in vitro dessas NPs com linhagem celular normal de fibroblastos murinos NIH/3T3 . Dessa forma, os estudos de fotoluminescência e citotoxicidade sugeriram que esses luminóforos podem ser potencialmente usados para bioaplicação.

    Palavras-Chave: lanthanum; rare earths; titanium oxide; tin oxides; nanomaterials; luminescence; ions; doped materials; biological markers

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  • IPEN-DOC 28919

    NOGUEIRA, BEATRIZ R. . Desenvolvimento e abordagem dosimétrica de nanopartículas de 198-Au para aplicação em braquiterapia / Dosimetric approach and development of 198-Au nanoparticles for brachytherapy application . 2022. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 75 p. Orientador: Maria Elisa Chuery Martins Rostelato. DOI: 10.11606/T.85.2022.tde-04082022-152127

    Observação: Há arquivos retidos devido a solicitação (publicação de dados, patentes ou diretos autorais). Data de Liberação: 29/04/2024.

    Abstract: O câncer é um grande problema de saúde pública mundial, e por este motivo o desenvolvimento de novas metodologias para o tratamento de câncer é de grande importância. Os estudos na área de nanotecnologia estão em amplo crescimento, inclusive para o tratamento de neoplasias malignas. Com isso, uma nova modalidade de braquiterapia com uso de nanopartículas (NPs) vem sendo estudada. O objetivo deste trabalho foi realizar o desenvolvimento de uma síntese para a obtenção de nanopartículas de ouro radioativo (198-AuNPs), e caracterização dosimétrica para o uso em braquiterapia de câncer de próstata. Para este trabalho, foi necessário a realização de uma síntese inédita, partindo do ouro metálico radioativo até a obtenção das 198-AuNPs já recobertas, e para fins de comparação, foi realizada também a mesma síntese com o ouro não radioativo. O diâmetro hidrodinâmico das 198-AuNPs logo após a reação foi de 46,86 nm ± 7,17 nm, e o índice de polidispersão foi de 29,38 % ± 0,35 %. Os núcleos das nanopartículas produzidas apresentaram diâmetro médio de 7,6 nm ± 3,4 nm. Para a realização da dosimetria TLD, um objeto simulador, manufaturado por impressão 3D foi produzido. Para validar a geometria deste objeto simulador, foi realizada uma simulação com o código MCNP4C (Monte Carlo N-Particle Transport Code v. 4C). O resultado da dosimetria experimental com as 198-AuNPs foi também validado o código MCNP4C. A simulação por Monte Carlo demostrou que para pontos maiores que 20 mm, as taxas de dose são inferiores a 0,005 cGy/h e tendem a zero. Os dados experimentais e in silico apresentaram comportamentos semelhantes. As taxas de dose obtidas para a distância de 10 mm a partir do centro da fonte de 0,0320 cGy/h. Estes resultados apontam que a braquiterapia com 198-AuNPs é promissora, pois poderá entregar a dose focada na região de interesse.

    Palavras-Chave: nanomaterials; internal irradiation; brachytherapy; gold 198; radioisotopes; effective radiation doses; radiation monitoring; dosimetry

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  • IPEN-DOC 25434

    HERRERA, CRISTHIANO da C. . Desenvolvimento e controle de circuitos microfluídicos / Development and control of microfluidic circuits . 2018. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 149 p. Orientador: Wagner de Rossi. DOI: 10.11606/T.85.2019.tde-29012019-084425

    Abstract: A primeira etapa do projeto foi realizar testes para usinagem controlada e otimizada de vidro ótico de borosilicato (BK7) por laser de femtossegundos. Parâmetros como energia, pulsos sobrepostos e a variação da posição focal foram investigados para controle da taxa de remoção do material e extensão da cratera ablacionada. Especial atenção foi dada à condição física e topográfica da superfície resultante da usinagem para torná-la menos rugosa e evitar a retenção de reagentes que possam contaminar e alterar as reações pretendidas. Microcanais, microválvulas, microbombas, misturadores, microrreatores, aquecedores e outros componentes foram desenvolvidos para compor sistemas microfluídicos. Os microcanais construídos sobre a superfície de vidro BK7 vedados por uma lâmina de polidimetilsiloxano (PDMS) são a base dos sistemas microfluídicos. O controle de fluxo de reagentes é feito por miniválvulas pneumáticas controladas por um microcontrolador Arduino através de uma plataforma Labview. Este trabalho mostra os componentes desenvolvidos e dois sistemas microfluídicos criados. O primeiro contém um circuito capaz de replicar ensaios imunoenzimáticos (ELISA) com um custo muito menor de insumos. O segundo é um sistema para a produção de nanocristais fluorescentes de NaYF4 especialmente utilizados como marcadores em imagens de sistemas biológicos.

    Palavras-Chave: materials testing; boron silicates; organic compounds; rare earths; nanomaterials; nanocomposites; molecular crystals; biological markers; images; enzyme immunoassay; silicones; fluidic control devices; electromagnetic pulses; lasers; electromagnetic radiation; remote multiplexing systems; on-line control systems; programming languages

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  • IPEN-DOC 26634

    ROCHA, GILBERTO A. dos S. . Determinação da dependência temporal dos parâmetros de ablação por pulsos ultracurtos de sólidos não-metálicos pela técnica D-Scan / Determination of the temporal dependence of ablation parameters by ultrashort pulses in non-metallic solids by the D-Scan technique . 2019. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 87 p. Orientador: Ricardo Elgul Samad. DOI: 10.11606/D.85.2020.tde-03022020-151555

    Abstract: Este trabalho consiste no estudo e determinação do limiar de ablação de amostras sólidas não-metálicas por pulsos laser ultracurtos, verificando a sua dependência com a duração dos pulsos e sua dispersão. Para a determinação dos limiares de ablação foi utilizada a técnica do D-Scan (Diagonal-Scan), desenvolvida pelos pesquisadores do Centro de Laser e Aplicações (CLA) do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP), que consiste na movimentação diagonal da amostra através da cintura de um feixe gaussiano focalizado. Em cada amostra e para cada duração temporal foi determinada a dependência do limiar de ablação com a sobreposição dos pulsos, com o objetivo de determinar os parâmetros de ablação destes sólidos, que são sua fluência limiar de ablação para um único pulso e para um grande número de pulsos (infinitos), além do fator de incubação, que quantifica a formação de defeitos que modificam os valores dos limiares. Foram utilizadas amostras dielétricas de vidro borossilicato (BK7), safira (Al2O3), sílica fundida (SiO2), fluoreto de cálcio (CaF2), fluoreto de bário (BaF2), fluoreto de magnésio (MgF2), seleneto de zinco (ZnSe), e os semicondutores silício (Si) e germânio (Ge). Os materiais foram selecionados em função da energia de seus bandgaps, objetivando analisar a influência deste parâmetro na ablação por pulsos ultracurtos. Observamos que os limiares de ablação aumentam com o crescimento do bandgap dos materiais e com a duração dos pulsos, porém sem exibir dependência com a dispersão destes. Também determinamos que o acúmulo de defeitos nos materiais cresce com a duração do pulso e com a energia do bandgap, nos levando à hipótese que quanto mais fluência a ablação requer para ocorrer, maior a sobra de energia no material, que acaba sendo redistribuída para a criação de defeitos.

    Palavras-Chave: ablation; electromagnetic pulses; electromagnetic radiation; electron emission; nonlinear optics; lasers; bonding; defects; threshold rigidity; borosilicate glass; sapphire; silica; calcium fluorides; barium fluorides; magnesium fluorides; zinc selenide; silicon additions; nanomaterials; nanotechnology; germanium; semiconductor devices

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  • IPEN-DOC 28930

    LIVINALLI, MARINA M. . Development of functional layers for direct ethanol solid oxide fuel cells / Desenvolvimento de camadas funcionais para células a combustível de óxidos sólidos a etanol direto . 2022. Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. 195 p. Orientador: Fabio Coral Fonseca. DOI: 10.11606/T.85.2022.tde-18082022-154257

    Abstract: This thesis explores the synthesis and application of cerium oxide as a material in solid oxide fuel cells (SOFC) with tailored properties to decrease the processing temperature and improve the effectiveness of the catalytic and electrochemical reactions. Three approaches were investigated: i) a precipitation route for the synthesis of gadolinium doped ceria (CGO) with a sintering aid, ii) shape control of nanoceria by a hydrothermal route and application of the materials as an SOFC electrolyte and as catalytic layer for direct operation of an SOFC with ethanol, and iii) the application of a doped ceria barrier layer and nanostructured layer by a physical deposition method. The precipitation route showed to be efficient for the synthesis of nanometric ceria and the addition of Fe2O3 enhanced the sintering mechanism. It was inferred that Fe mostly segregates at the grain boundary interfaces of CGO, therefore, decreasing the grain boundary energy and favouring the elimination of the solid-gas interface. Nonetheless, Fe-rich phase precipitates were found to enhance the electronic contribution of CGO. Thus, the use of transition metal oxide as a sintering aid in ceria-based electrolytes should be controlled to avoid changes in charge transport in the electrolyte. The hydrothermal route was investigated as a novel approach to controlling the densification mechanism in the material. Through this simple route, CGO nanorods and nanocubes were synthesized by controlling the temperature. The CGO nanorods exhibited high surface energy, promoting mass diffusion at lower temperatures leading to a rapid densification and were therefore successfully applied as an electrolyte material in an electrolyte supported SOFC fully sintered at 1150 ºC operating at intermediate temperature. On the other hand, the CGO nanocubes had a very low sintering activity, attributed to their higher surface stability. The CGO nanorods and the CGO nanocubes were further evaluated to be applied as support materials for Ni-based catalysts in the steam reforming reaction of ethanol at intermediate temperature. The Ni catalyst on the CGO nanorod support displayed the highest activity after a heat treatment analogous to that for processing SOFCs. Hence, it was employed as a catalytic layer in an SOFC operating directly with ethanol. It was demonstrated that the fuel cell remained stable under operating condition with a continuous flow of anhydrous ethanol. Nanostructured doped ceria functional layers deposited by pulsed laser deposition (PLD) were applied as a barrier layer and as a cathode interlayer. The deposition of such functional layers was shown to enhance the cell's performance, having a role in both the durability, and increasing the oxygen reduction reaction sites. In summary, this thesis contributes towards the development of nanomaterials with tailored properties for application as functional layers of high performance SOFC.

    Palavras-Chave: temperature measurement; catalytic converters; electrochemical cells; solid oxide fuel cells; cerium oxides; gadolinium; iron oxides; nanomaterials; synthesis; steam; reformer processes; hydrogen production; layers; deposition; pulse shapers; lasers

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Autor: Maprelian

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Ano de publicação: 2015

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O gerenciamento do Repositório está a cargo da Biblioteca do IPEN. Constam neste RI, até o presente momento 20.950 itens que tanto podem ser artigos de periódicos ou de eventos nacionais e internacionais, dissertações e teses, livros, capítulo de livros e relatórios técnicos. Para participar do RI-IPEN é necessário que pelo menos um dos autores tenha vínculo acadêmico ou funcional com o Instituto. Nesta primeira etapa de funcionamento do RI, a coleta das publicações é realizada periodicamente pela equipe da Biblioteca do IPEN, extraindo os dados das bases internacionais tais como a Web of Science, Scopus, INIS, SciElo além de verificar o Currículo Lattes. O RI-IPEN apresenta também um aspecto inovador no seu funcionamento. Por meio de metadados específicos ele está vinculado ao sistema de gerenciamento das atividades do Plano Diretor anual do IPEN (SIGEPI). Com o objetivo de fornecer dados numéricos para a elaboração dos indicadores da Produção Cientifica Institucional, disponibiliza uma tabela estatística registrando em tempo real a inserção de novos itens. Foi criado um metadado que contém um número único para cada integrante da comunidade científica do IPEN. Esse metadado se transformou em um filtro que ao ser acionado apresenta todos os trabalhos de um determinado autor independente das variáveis na forma de citação do seu nome.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

1. Portaria IPEN-CNEN/SP nº 387, que estabeleceu os princípios que nortearam a criação do RDI, clique aqui.


2. A experiência do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN-CNEN/SP) na criação de um Repositório Digital Institucional – RDI, clique aqui.

O Repositório Digital do IPEN é um equipamento institucional de acesso aberto, criado com o objetivo de reunir, preservar, disponibilizar e conferir maior visibilidade à Produção Científica publicada pelo Instituto, desde sua criação em 1956.

Operando, inicialmente como uma base de dados referencial o Repositório foi disponibilizado na atual plataforma, em junho de 2015. No Repositório está disponível o acesso ao conteúdo digital de artigos de periódicos, eventos, nacionais e internacionais, livros, capítulos, dissertações, teses e relatórios técnicos.

A elaboração do projeto do RI do IPEN foi iniciado em novembro de 2013, colocado em operação interna em julho de 2014 e disponibilizado na Internet em junho de 2015. Utiliza o software livre Dspace, desenvolvido pelo Massachusetts Institute of Technology (MIT). Para descrição dos metadados adota o padrão Dublin Core. É compatível com o Protocolo de Arquivos Abertos (OAI) permitindo interoperabilidade com repositórios de âmbito nacional e internacional.

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