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Orientadores: Mateus Borba Cardoso, Watson Loh Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: A nanomecidina tem atraído atenção por seu potencial diagnóstico e terapêutico, porém a falta de estabilidade coloidal e a formação de coroa de proteínas (PC) não-específica tem dificultado a translação clínica de nanopartículas (NP). Neste trabalho, nanopartículas de sílica (SiO2NP) foram funcionalizadas e avaliadas quanto à formação espontânea de PC com BSA e à estabilidade coloidal em meios fisiológicos. Medidas de espalhamento de luz mostraram que SiO2NP não funcionalizadas apresentam adsorção de BSA com saturação dependente do meio, enquanto NP funcionalizadas com grupos como polietilenoglicol e zwitteriônico sulfobetaína foram capazes de evitar esta adsorção. A saturação de BSA sobre SiO2NP provou ser um fator importante para garantir a proteção de SiO2NP durante o processo de liofilização, demonstrando que a PC específica pode ser explorada para certas aplicações. Referente à estabilidade coloidal em meios fisiológicos e sua correlação com a carga, SiO2NP recobertas com zwitteriônico sulfobetaína foram avaliadas, devido à sua notável estabilidade em ambientes com alta força iônica e com elevadas concentrações de proteínas, apesar da sua carga negativa, e não neutra como descrita em literatura. Diferentes procedimentos foram realizados na tentativa de obter carga neutra, assim como para elucidar a origem desta carga. Através de simulações de teoria molecular, a carga negativa para estas NP foi atribuída à influência da amina quaternária na estabilização dos grupos silóxido na superfície de sílica. Por fim, a bioconjugação do aminoácido cisteína foi realizada através de seus distintos grupos, com o objetivo de otimizar técnicas para bioconjugação a NP para futura produção e utilização de uma coroa proteica quimicamente ligada, buscando obter PC específica e controlada sobre SiO2NP Abstract: Nanomedicine has attracted attention for its potential for diagnosis and therapy. However, absence of coloidal stability and formation of protein corona (PC) have hindered the clinical translation of nanoparticles (NP). In this work, silica nanoparticles (SiO2NP) were functionalized and evaluated regarding the spontaneous formation of PC and the colloidal stability in physiological media. Measurements of light scattering have shown that bare SiO2NP adsorb BSA, presenting a saturation that is dependent on the medium, while SiO2NP functionalized with poly(ethylene glycol) and zwitterionic sulfobetaine moieties were capable of suppressing BSA adsorption. Saturation with a BSA corona over SiO2NP has been demonstrated to be an important element to provide protection against aggregation induced by freeze-drying process, evidencing that specific protein coronas can be explored for some applications. Regarding the correlation of colloidal stability in biological-relevant media and nanoparticle charge, SiO2NP functionalized with a sulfobetaine zwitterionic were evaluated, due to their remarkable colloidal stability in media containing high ionic strength and protein concentrations, despite their observed negative charge. Several procedures were carried aiming to obtain neutral nanoparticles, as described in literature, as well as to elucidate the source of this negative charge. Using molecular theory simulations, the negative charge for zwitterionic sulfobetaine-modified nanoparticles were attributed to stabilization of the negative charged siloxide groups in the silica surface by the positive quaternary amines of the sulfobetaine moiety. Lastly, bioconjugation of the cysteine aminoacid was performed through its distinct functional groups, to bioconjugation techniques that can be used for future production of a chemically bound protein corona Doutorado Físico-Química Doutora em Ciências FAPESP 2016/16905-0

A nanomedicina vem sendo explorada como ferramenta para melhorar o diagnóstico e tratamento do câncer. O presente trabalho descreve a síntese de nanopartículas de sílica (SiNP) Stöber via processo sol-gel e posterior funcionalização através de uma série de organosilanos com diferentes grupos funcionais, com o objetivo de sintetizar nanocarreadores para o fármaco antitumoral doxorrubicina (DOX). A funcionalização da superfície de nanopartículas é uma estratégia empregada para aperfeiçoar a entrega controlada de moléculas e inibir a formação de proteína corona, que são complexos proteicos formados na superfície de nanomateriais expostos a fluídos biológicos. Nesse contexto, o primeiro desafio a ser transposto é a prevenção da formação de proteína corona na superfície de SiNP, a fim de assegurar a eficaz entrega de DOX e a compatibilidade biológica. Dessa forma, após a triagem inicial (testes físico-químicos e biológicos) com a série nanomateriais funcionalizados com organosilanos, os mais promissores como sistemas de entrega controlada de fármacos foram os organosilanos com os grupos funcionais zwitteriônico (ZWT) e polietilenoglicol (PEG). Os nanomateriais apresentaram tamanho médio de 100 nm, monodispersividade, estabilidade coloidal, compatibilidade celular e foram efetivos na inibição da formação de proteína corona, mesmo quando expostos a soluções com elevada concentração proteica. Portanto, a manutenção da identidade original dos nanomateriais sintetizados permitiu a interação com as células de interesse. A avaliação da atividade antitumoral de DOX carreada por SiNP, com superfície modificada, foi realizada nas linhagens celulares MCF-7 (carcinoma mamário humano) e U251-N (glioblastoma humano). A atividade citotóxica dos sistemas SiNP-DOX-PEG e SiNPDOX- ZWT foi superior ao sistema SiNP-DOX, demonstrando que a funcionalização da superfície desses nanomateriais facilitou a liberação de DOX e a captação celular, aumentando a efetividade do tratamento. Os ensaios de nanotoxicidade endereçados para as organelas mitocôndrias, lisossomos e gotas lipídicas demonstraram que a superfície de SiNP desempenha um papel chave na toxicidade celular, uma vez que a funcionalização com os compostos PEG ou ZWT foram eficazes em modular a disfunção causada pelos nanomateriais sem funcionalização. Por fim, os nanomateriais foram utilizados no tratamento de esferoides de glioblastoma onde foi observado uma performance citotóxica superior do grupo SiNP-DOXZWT em comparação à DOX livre. Portanto, o presente trabalho apresenta uma relevante contribuição para o avanço das pesquisas relacionadas à funcionalização de nanopartículas para aplicação biológica, bem como uma alternativa à clássica PEGuilação de nanomateriais. Nanomedicine has been explored as a tool to improve cancer diagnosis and treatment. The present work describes the synthesis of stöber silica nanoparticles (SiNP) via the sol-gel process and further functionalization through the series of organosilanes with different functional groups, to synthesize nanocarriers for the antitumor drug doxorubicin (DOX). The surface functionalization of nanoparticles is a strategy employed to improve the controlled delivery of molecules and inhibit protein corona formation, which are protein complexes formed on the nanomaterials surface exposed to biological fluids. In this context, the first challenge to be overcome is to prevent nonspecific proteins adsorption on the SiNP surface, to achieve effective DOX delivery and biological compatibility. Thus, after the screening (physicochemical and biological tests) with a series of nanomaterials functionalized with organosilanes, the most promising as controlled drug delivery systems were organosilanes with zwitterionic (ZWT) and polyethylene glycol (PEG) functional groups. The nanomaterials showed an average size of 100 nm, monodispersity, colloidal stability, cell compatibility and were effective in inhibiting the protein corona formation, even when exposed to solutions with high protein concentration. In this way, the maintenance of the synthesized nanomaterials allowed the interaction with the cells of interest. The antitumor activity evaluation of DOX carried by SiNP, with the modified surface, was performed in MCF-7 (human breast cancer) and U251-N (human glioblastoma) cell lines. The cytotoxic activity of SiNP-DOX-PEG and SiNP-DOX-ZWT systems was improved when compared to SiNP-DOX, demonstrating that the surface functionalization was able to increase the DOX release and cellular uptake, improving the treatment effectiveness. Nanotoxicity assays addressed to mitochondrial, lysosomes and lipid droplets organelles, showed that the SiNP surface plays a key role in cell toxicity since the functionalization with PEG or ZWT compounds were effective in modulating dysfunction trigger by nonfunctionalized nanoparticles. Finally, nanomaterials were used in the treatment of glioblastoma spheroids showing an improved cytotoxic performance of the SiNP-DOX-ZWT when compared to free DOX. Therefore, this work presents a relevant contribution to the research advance related to the functionalization of nanoparticles for biological application, as well as an alternative to the classic PEGylation of nanomaterials.

To evaluate how the addition of 0.5% silica nanoparticles and/or photopolymerizable coatings affect the adhesion of Candida albicans on the surface of acrylic resin PMMA (poly-methyl methacrylate). Materials and methods: A total of 40 specimens were fabricated (65 mm × 10 mm × 2,5 mm) and randomly divided into four experimental groups according to surface treatment using silica and/or photopolymerizable coating: the control group (G1); silica group (G2) (0.5% silica); photopolymerizable coating group (G3); and silica group (0.5% silica) + photopolymerizable coatings (G4). Specimens were separately incubated with a Candida albicans suspension spectrophotometrically standardized with 1 × 107 CFU/ml at 37 °C for 90 minutes. After this period, the specimens were removed and then their fungal adhesion was analyzed by the colonyforming units counting. Data were analyzed by the One-way ANOVA test followed by the Tukey test (P ≤ 0,05). Results: A significant reduction in Candida albicans adhesion was observed in G2, G3, and G4 when compared to the control group G1 (P ≤ 0.0001). However, similar fungal adhesion was observed when G2, G3, and G4 were compared (P ≤ 0.05). Conclusions: The addition of silica nanoparticles and/or photopolymerizable coating on the surface of PMMA decreases the adhesion of Candida albicans, which can be used as a strategy to reduce oral lesions caused by acrylic dentures. Objetivo: Avaliar a adesão de Candida albicans na superfície do poli(metilmetacrilato de metila) após adição de nanopartículas de sílica 0,5% e/ou selamento com glaze. Materiais e métodos: Foram confeccionados 40 corpos de provas com dimensões de 65 mm × 10 mm × 2,5 mm, subdivididos em 4 grupos: grupo controle (G1); grupo sílica (0,5% de sílica ) (G2), grupo glaze (G3), grupo sílica (0,5% peso de sílica) + glaze (G4). Os corpos de prova foram imersos separadamente em tubos Falcon que continham uma solução previamente padronizada contendo 107 células/ml e incubados a 37 °C em aerobiose por 90 minutos. Após este período, os corpos foram removidos e, posteriormente, analisou-se a adesão fúngica por meio da contagem de Unidades Formadoras de Colônia. Para análise dos dados foi utilizado o teste de ANOVA One-way seguido de comparações múltiplas pelo teste de Tukey (P ≤ 0,05). Resultados: O grupo G1 apresentou diferença estatística significativa para aderência fúngica em comparação aos grupos G2, G3 e G4 (P ≤ 0,0001). Quando comparados os grupos G2, G3 e G4 entre si, não se observou diferença entre eles. Conclusões: A adição de sílica e/ou glaze sobre a superfície do poli(metilmetacrilato de metila) diminui a adesão da Candida albicans, servindo de estratégia para redução dos índices de lesões bucais ocasionadas pelo uso de próteses odontológicas acrílicas.

Orientador: Julio Roberto Bartoli Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química Resumo: Um grande esforço é realizado no desenvolvimento de novas soluções que atendam às necessidades de aplicações cada vez mais desafiadoras na área de engenharia de materiais. Nanocompósitos poliméricos tiveram sua origem neste desenvolvimento, onde materiais poliméricos, com suas propriedades particulares, recebem cargas na forma de partículas em escala nanométrica, que promovem melhorias nas propriedades deste material. A proposta deste trabalho foi produzir nanocompósitos poliméricos de poli(metacrilato de metila) (PMMA) reforçados com dois tipos diferentes de nanosílica pirogênica, uma funcionalizada com poli(dimetilsiloxano) (PDMS) e outra sem funcionalização. Os nanocompósitos foram sintetizados via polimerização "in situ" do mero metacrilato de metila (MMA) em solução de clorofórmio sob agitação por sonda de ultrassom, em escala de bancada laboratorial. Os efeitos das variáveis de formulação, teor de carga (2% a 6% em massa), e de processamento, amplitude relativa do ultrassom (26% a 50%) nas propriedades físicas dos nanocompósitos foram estudados seguindo dois planejamentos fatoriais, um para cada tipo de nanosílica. Amostras dos nanocompósitos obtidos foram produzidas nas formas de filmes por casting e de discos por moldagem por compressão. Os nanocompósitos foram caracterizados em função de suas propriedades: reológicas, por reometria de placas paralelas a baixas amplitudes de oscilação; ópticas, por transmitância no UV-Visível e índice de refração; morfológicas e estruturais, por microscopia eletrônica de varredura, difratometria de raios-x e espectroscopia na região do infravermelho; térmicas, por termogravimetria, e tribológicas, avaliando a resistência ao risco. Os resultados indicam que houveram melhorias nas propriedades térmicas, mecânicas e reológicas dos nanocompósitos, em especial a baixos níveis de nanosílica e amplitude de sonicação, sem alterações expressivas nas propriedades ópticas quando comparadas as do PMMA sem cargas. Entre os dois tipos de nanosílica, o melhor comportamento nas propriedades reológicas foi verificado com os nanocompósitos contendo a nanosílica não funcionalizada, provavelmente devido a uma dispersão mais adequada dessa carga na matriz de PMMA. Os ensaios tribológicos mostraram aumento na resistência ao risco e diminuição dos coeficientes de atrito para os nanocompósitos. As análises morfológicas e estruturais dos nanocompósitos com nanosílica funcionalizada indicaram possíveis aglomerados de partículas de sílica, plausível causa dos menores módulos elásticos destes nanocompósitos Abstract: A large effort is being put in the development of new solutions that answer to the ever-growing challenging needs in materials engineering. Polymer nanocomposites had their origin in this development, where polymers, with their well-known properties, receive nanometric sized particles of a material as a filler that act as a properties enhancer for its matrix. This work¿s goal was to obtain nanocomposites of poly(methyl methacrylate) (PMMA) reinforced with two types of nanometric fumed silica, one of them functionalized with polydimethylsiloxane (PDMS) and a not functionalized one. The nanocomposites were synthesized via in situ polymerization of the methylmethacrylate (MMA) monomer in chloroform solution, under ultrasonic probe, on a laboratory bench scale. Two variables of synthesis were studied: a composition variable, filler content (2% to 6% by mass) and a process variable, relative amplitude of ultrasound probe (26% to 50%). The effects of the synthesis variable on the nanocomposites properties were studied through two designs of experiments, one for each kind of nanosilica. Nanocomposites sampling consisted of films produced by casting process and discs produced by compression molding. Nanocomposites properties characterization included: rheological, by small amplitude oscillatory shear parallel plates rheometry; optical, by UV-visible transmittance and refractive index; morphological and structural analysis, by scanning electron microcopy, x-ray diffraction, infrared spectroscopy; thermal, by thermogravimetry and tribological, by esclerometry. Obtained results shows enhancements on the nanocomposites thermal, mechanical and rheological properties when compared to the unfilled PMMA, especially at low levels of nanosílica and sonication amplitude, while almost no changes were noticed on the nanocomposites optical properties. The best behavior in rheological properties has been found with the nanocomposites containing the non-functionalized nanosilica, likely due to a better dispersion of this filler in PMMA matrix. Tribological analysis indicated scratch resistance enhancements and lower friction coefficients for the nanocomposites. On the other hand, morphological and structural analysis of nanocomposites with the functionalized nanosilica indicated possible clusters of silica particles, plausible cause of the lower elastic modulus of these nanocomposites Mestrado Engenharia Química Mestre em Engenharia Química CNPQ 131785/2016-8

Orientador: Prof. Dr. Mateus Borba Cardoso Coorientador: Prof. Dr. Fernando Carlos Giacomelli Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Biotecnociência, 2019. O numero de pesquisas direcionadas ao uso de nanotecnologia em aplicacoes biomedicas tem aumentado substancialmente nos ultimos anos. Porem, ainda existe uma grande lacuna no entendimento das formulacoes que entram em ensaios clinicos. Isso pode ser em parte devido a dificuldade em compreender e controlar as interacoes fundamentais das nanoparticulas (NPs) com o ambiente biologico. Logo apos a administracao intravenosa das NPs, o primeiro ambiente de interacao das mesmas e o sangue. No plasma sanguineo existe uma variedade de aproximadamente 1000 proteinas, alem de lipidios e outras biomoleculas, com uma grande diferenca de concentracao entre elas. Consequentemente, essas nanoparticulas sao entao imediatamente revestidas por uma camada de proteinas, denominado como coroa de proteinas (do ingles protein corona). O presente estudo visou a sintese de nanoparticulas de silica (SiO2NPs) a fim de estudar o processo de formacao da coroa de proteinas, e o impacto desse fenomeno na estabilidade coloidal das mesmas, utilizando algumas fontes de proteinas relevantes como albumina de soro bovino (BSA), ¿Á-globulina bovina (BGG), lisozima de ovo de galinha e soro fetal bovino (FBS). Para a investigacao dessas interacoes foi aplicado o metodo das variacoes continuas (MVC-Jobfs plot) que permite avaliar diferentes faixas de concentracoes, fazendo assim com que o sistema se aproxime das concentracoes reais das proteinas encontradas no plasma sanguineo humano no caso de uma administracao intravenosa. Apenas em um caso especifico houve a formacao da coroa de proteinas, para os demais notou-se a desestabilizacao do sistema estudado, gerando a presenca de agregados. The number of researches focused on the use of nanotechnology for biomedical purposes has increased substantially in recent years. However, there is still a large gap in the understanding of formulations in clinical trials. This may be partly due to the difficulty in understanding and controlling the fundamental interactions of nanoparticles (NPs) with the biological environment. However, after the intravenous administration of the NPs, they interact with blood. There are a variety of approximately 1000 proteins in the blood plasma, as well as lipids and other biomolecules, with a great difference of concentration between them. Consequently, these nanoparticles are immediately coated by a layer of proteins, which is called protein corona. The present study aimed the synthesis of silica nanoparticles (NP_SiO2) in order to study the formation of protein corona, and the impact of this phenomenon on their colloidal stability. In this study, some sources of relevant proteins were employed as bovine serum albumin (BSA), ã-globulins from bovine blood (BGG), lysozyme of chicken white egg and fetal blood bovine serum (FBS). In order to investigate these interactions, the method of continuous variations (MCV- Job¿s plot) allowed the evaluation of different concentration ranges, thus bringing the system closer to the actual concentrations of proteins found in human blood plasma in case of intravenous administration. Only in one specific case, the formation of the protein corona was observed, for the others, the destabilization of the studied system was observed, generating the presence of aggregates.

Orientadores: Watson Loh, Mateus Borba Cardoso Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: O fenômeno conhecido como protein corona é caracterizado pela adsorção espontânea e inespecífica de proteínas na superfície das nanopartículas (NPs). Essa camada de proteínas adsorvida tem uma grande influência sobre a ação e eficiência dos nanomateriais aplicados na nanomedicina. Dentre as estratégias para evitar a ocorrência desse fenômeno está a funcionalização da superfície das partículas com grupos zwitteriônicos (ZW) ou com polietilenoglicol (PEG). Em vista disso, o objetivo do trabalho aqui descrito consiste em sintetizar nanopartículas de sílica e estudar a interação delas com diferentes proteínas (albumina bovina e lisozima). Para tal, são considerados três tipos de nanopartículas de sílica, sendo uma sem modificação (SiO2NPs) e as outras duas modificadas com o PEG e o zwitteriônico silano sulfobetaína (SBS), identificadas como SiO2NPs-PEG e SiO2NPs-SBS, respectivamente. Essas nanopartículas foram caracterizadas por espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial zeta, microscopia, termogravimetria (TGA) e ressonância magnética nuclear de hidrogênio (1H-RMN). Os estudos de interação foram realizados através das técnicas de DLS, absorção na região do ultravioleta, dicroísmos circular (CD) e calorimetria de titulação isotérmica (ITC). Três fatores foram considerados nesses estudos: pH, temperatura e força iônica. As três nanopartículas apresentaram uma distribuição de tamanho monomodal em torno de 100 nm e formato aproximadamente esférico. As modificações de superfície com SBS e PEG foram comprovadas através das técnicas de RMN e TGA. Mediante os experimentos de interação dessas nanopartículas com as proteínas verificou-se a interação da proteína albumina bovina apenas com as SiO2NPs. Portanto, para a albumina bovina, proteína carregada negativamente em pH fisiológico, as modificações com SBS e PEG foram eficientes para evitar a adsorção dessa proteína. Ainda com relação a esses experimentos, observou-se que a interação da albumina bovina com as SiO2NPs é controlada pela entalpia e que os fatores força iônica, pH e temperatura influenciaram nos resultados. Com relação à lisozima, proteína carregada positivamente em pH fisiológico, foi observada a interação com as três nanopartículas deste projeto. Ou seja, a propriedade corona free das SiO2NPs-SBS e SiO2NPs-PEG não foi observada para essa proteína Abstract: Protein corona is a phenomenon characterized by the spontaneous and nonspecific adsorption of proteins on nanoparticles¿ surface. This protein shell influences on the action and efficiency of nanomaterials applied in nanomedicine. Particles functionalization with zwitterionic groups and polyethylene glycol (PEG) are two strategies to avoid the occurrence of this phenomenon. Considering these facts, this work¿s motivation is to synthesize silica nanoparticles and to study their interaction with different proteins (bovine serum albumin and lysozyme). For this, three types of silica nanoparticles were considered: I) unmodified (SiO2NPs), II) modified with zwitterionic sulfobetaine silane (SiO2NPs-SBS) and III) modified with polyethylene glycol (SiO2NPs-PEG). These nanoparticles were characterized by dynamic light scattering (DLS), zeta potential, microscopy, thermogravimetry (TGA) and nuclear magnetic resonance (NMR) measurements. The interaction studies were performed using DLS, ultraviolet absorption, circular dichroism (CD) and isothermal titration calorimetry (ITC). Three factors were considered in these studies: pH, temperature and ionic strength. The three nanoparticles presented a monomodal size distribution around 100 nm and approximately spherical shape. Surface modifications with SBS and PEG were confirmed by NMR and TGA techniques. Bovine serum albumin (BSA) was found to interact only with SiO2NPs. Therefore, for BSA, a negatively charged protein at physiological pH, modifications with SBS and PEG were efficient to avoid its adsorption. It was also observed that the interaction of BSA with SiO2NPs is controlled by enthalpy and that the factors ionic strength, pH and temperature influenced the results. Lysozyme, a positively charged protein at physiological pH, interacted with three nanoparticles of this project. Thus, the corona free property of SiO2NPs-SBS and SiO2NPs-PEG nanoparticles was not verified for this protein Mestrado Físico-Química Mestre em Química FAPESP 2016/11118-0 CNPQ 135840/2016-3

Orientador: Carlos Kenichi Suzuki Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: Neste trabalho, nanopartículas de quartzo foram obtidas através do processo de cominuição em moinho de bolas variando a escala de obtenção (laboratorial e industrial) e o meio de separação granulométrica (por decantação a úmido ou aerosseparação a seco). Estas nanopartículas tiveram então sua morfologia, estrutura cristalina e composição química caracterizadas por difração de raio-X de alta resolução, microscopia eletrônica de varredura e espectrometria de massas por plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Seu polimorfismo foi também estudado por análise térmica diferencial e difração de raios-X em alta temperatura. Além disso, aplicações para as partículas foram exploradas, visando estudar a sua viabilidade comercial. Os resultados mostraram ser possível isolar completamente partículas de até 300 nm em escala laboratorial e de até 2 ?m em escala industrial (tamanho máximo), bem como produzir partículas menores que 100 nm. Essas partículas foram caracterizadas como cristalinas, com uma pequena fração amorfa. Partículas aciculares também foram observadas e tiveram seu mecanismo de formação estudado. Os testes de aplicação mostraram que com as nanopartículas são capazes de produzir membranas cerâmicas porosas que podem ser usadas na purificação da água Abstract: Quartz nanoparticles were obtained by ball milling in both laboratorial (using wet particle size separation) and industrial (using air classification) scales. Such nanoparticles had their morphology, lattice structure and chemistry characterized using Scanning Electron Microscopy, High Resolution X-ray Diffractometry and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry. The nanoparticles polymorphism was also studied by Differential Thermal Analysis and Synchroton X-ray Diffractometry at high temperatures. Furthermore, application tests were performed to evaluate the particle¿s commercial viability. Results show that particles no larger than 300 nm can be obtained at laboratorial scale by wet separation and no larger than 2 ?m industrially by air classification. Such particles present crystalline structure with an amorphous phase and irregular morphology. Needle-like particles were also observed and had their formation mechanism studied. Application tests suggest even the industrial nanoparticles can be used as raw material for the manufacture of ceramic water filtration membranes Doutorado Materiais e Processos de Fabricação Doutor em Engenharia Mecânica CNPQ 141079/2014-2 CAPES

Resumo Foi discutida neste estudo a influência de nanopartículas de sílica na compatibilidade entre fibras de sisal e polietileno de alta densidade, utilizados na preparação de compósitos. As fibras de sisal foram tratadas quimicamente e recobertas com nanopartículas de sílica por moagem mecânica. Os compósitos foram preparados por extrusão do polietileno com diferentes quantidades de fibras. Utilizou-se diferentes técnicas de caracterização para se obter as propriedades térmicas e a morfologia das fibras de sisal e dos compósitos, a influência das fibras de sisal e da sílica na cristalinidade do polietileno e o comportamento mecânico e a absorção de água do polietileno e dos compósitos. Foi observado que a as propriedades térmicas do polietileno não são afetadas pela presença das fibras e nanopartículas. Os diferentes tratamentos químicos e a presença de sílica nas fibras de sisal resultaram em propriedades mecânicas melhoradas e foram preponderantes para a diminuição da absorção de água nos compósitos, comparados ao polietileno. Abstract In this study, the influence of silanized silica nanoparticles on the compatibility of composites prepared with sisal fibers and high density polyethylene is discussed. The sisal fibers were chemically treated and covered with silica nanoparticles by mechanical milling. The composites were prepared by extrusion of HDPE and different amount of fibers. The morphology and thermal properties of the sisal fibers and composites, the influence of sisal fibers and silica nanoparticles on crystallinity of HDPE, the mechanical behavior and water uptake of composites were evaluated by different techniques. It was observed that thermal properties of HDPE on composites were not changed by the presence of sisal fibers and silica nanoparticles. The different chemical treatments in sisal fibers and the presence of silica nanoparticles resulted in improved mechanical properties and were preponderant to the water uptake decrease in the composites, comparing with HDPE.

Made available in DSpace on 2018-11-27T22:14:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2016-01-01 The chemical surface preparation process aims to eliminate rolling marks or scratches providing a smoother surface. Eleven solutions for chemical polishing of aluminium alloy AA6062T5 were used aiming to get the best aesthetic condition without losing corrosion resistance. These solutions were combinations of NaOH, NaCl, Na2SO4, and HNO3 and different amount of SiO2 nanoparticles in these solutions. The samples submitted to these solutions were analysed by electrochemical measurements such as: potential monitoring in open circuit and electrochemical impedance spectroscopy using NaCl 0.1 mol L-1 as electrolyte. The sample subjected to treatment with a mixture of all reagents and with the addition of 1000 ppm SiO2, followed by cleaning with nitric acid solution showed the highest corrosion resistance. Fundacao Univ Fed Grande Dourados, Fac Ciencias Exatas & Tecnol, Rodovia Dourados Itahum Km 12, BR-79804970 Dourados, MS, Brazil UNESP, Inst Quim, Rua Prof Francisco Degni 55, BR-14800060 Araraquara, SP, Brazil Univ Estadual Alagoas, Rua Governador Luis Cavalcante S-N, BR-57312270 Arapiraca, AL, Brazil UNESP, Inst Quim, Rua Prof Francisco Degni 55, BR-14800060 Araraquara, SP, Brazil

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) In this study nanocomposites of polyamide-6 (PA-6) reinforced with silica nanoparticles (SiO2) were prepared in order to promote improved mechanical properties for engineering applications. The nanoparticles’ surfaces were chemically modified with the silane agent 3-aminopropyltrimethoxysilane (3- APTMS) to improve the chemical and physical interactions between them and the PA-6 matrix. Nuclear magnetic resonance analysis (NMR) and Fourier transform infrared absorption spectroscopy (FT-IR) showed that 3-APTMS grafting on nanoparticles surface was accomplished. The nanocomposites mixing process was studied in two forms: by torque rheometry, using a torque rheometer internal mixer; and in a co-rotating and intermeshing twin-screw extruder. A preliminary study of the influence of processing variables at the torque rheometer on the degradation of polyamide-6 matrix was performed. The results showed that the greater the filling volume of the mixture in the chamber and the rotational speed of the rheometer’s rotors, the lower the degradation of the polyamide-6. Based on this preliminary study, compositions with 1, 2, and 4 % weight of SiO2 nanoparticles, both unmodified and chemically modified with 3-APTMS were prepared in the torque rheometer. The nanocomposites were compression molded and it was observed that nanocomposites reinforced with 1 wt.% SiO2, both unmodified and surface-modified, presented the best tensile properties. For the nanocomposite samples processed in the twin-screw extruder, the influence of relevant variables – nanoparticle content, chemical surface modification, physical form of the fed PA-6 (granule and powder), rotational speed of screws and extruder feed rate – on mechanical, thermal, and dynamic-mechanical properties were studied. The samples were afterwards injection molded and it was observed that the samples produced using 1 wt.% surface-modified and 100% finely ground PA-6 showed the higher tensile modulus and yield strength values. Neste estudo foram preparados nanocompósitos de poliamida 6 (PA6) reforçados com nanopartículas de sílica (SiO2), com o objetivo de promover melhoria de propriedades mecânicas para aplicações de engenharia. A superfície das nanopartículas foi modificada quimicamente com o agente silano 3-aminopropiltrimetoxisilano (3-APTMS) para melhorar as interações químicas e físicas entre elas e a matriz de PA6. Análises de ressonância magnética nuclear (RMN) e espectroscopia de absorção no infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) mostraram que houve sucesso na funcionalização das nanopartículas com o agente silano. O processo de mistura dos nanocompósitos foi estudado de duas formas: por meio de reometria de torque em um misturador interno; e em extrusora com rosca dupla co-rotacional e interpenetrante. Um estudo preliminar da influência das variáveis de processamento no reômetro de torque sobre a degradação da poliamida 6, mostrou que quanto maior o volume de preenchimento da câmara de mistura e a velocidade de rotação dos rotores do reômetro, menor foi a degradação da poliamida 6. Com base neste estudo preliminar, foram preparadas no reômetro de torque composições com 1, 2 e 4% em massa de nanopartículas de SiO2 não modificadas e modificadas quimicamente com 3- APTMS. Os nanocompósitos obtidos foram moldados por compressão, tendo sido observado que os nanocompósitos reforçados com 1 %m. de SiO2 não modificada apresentaram as melhores propriedades mecânicas de resistência à tração e deformação na ruptura em ensaio de tração, enquanto os nanocompósitos com 1 %m. de nanosílica modificada apresentaram as melhores propriedades mecânicas de módulo elástico também no ensaio de tração. Para as amostras de nanocompósitos processadas na extrusora de rosca dupla, foram estudadas as influências do teor de nanopartículas, da modificação química superficial, da forma física da PA6 alimentada (grânulo e pó), da velocidade de rotação das roscas e da taxa de alimentação da extrusora sobre as propriedades mecânicas, térmicas e dinâmico-mecânicas. Posteriormente, os corpos de prova foram moldados por injeção e observou-se que a amostra cuja composição polimérica foi de 100% de PA6 fina e reforçada com 1 %m. de nanosílica modificada superficialmente pelo agente silano 3- APTMS apresentou os maiores valores de módulo de elasticidade e de tensão no escoamento no ensaio mecânico sob tração.