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Protective activity of eugenol against mercury-induced hepatic and reproductive toxicity in male Wistar rats
Get PDFO mercúrio é um metal tóxico amplamente encontrado na natureza nas formas inorgânica, orgânica e elementar. Este metal pode causar sérios danos à órgãos vitais, como o fígado, e também, ao aparelho reprodutor masculino. Entre os mecanismos envolvidos nos efeitos nocivos causados pelo mercúrio, o estresse oxidativo destaca-se como um dos principais. O mercúrio causa aumento da geração de espécies reativas de oxigênio e interfere na atividade de diferentes enzimas antioxidantes. Compostos que apresentam propriedades antioxidantes, como o eugenol, interagem rapidamente com espécies reativas de oxigênio, protegendo estruturas celulares contra danos oxidativos. Neste contexto, considerando os impactos que o mercúrio provoca na saúde humana, principalmente através de mecanismos oxidativos, estudos experimentais tornam-se cruciais para investigação da atividade protetora de agentes antioxidantes como o eugenol, em um contexto de toxicidade induzida por mercúrio. Por isso, o presente estudo objetivou avaliar o efeito da exposição ao eugenol e mercúrio, separadamente e simultaneamente, sobre parâmetros hepáticos, uma vez que o fígado é um órgão central na desintoxicação do organismo, e reprodutivos, considerando o aparelho reprodutor masculino como um alvo crítico da toxicidade do mercúrio. Quarenta ratos Wistar machos (~100 dias de idade), foram divididos aleatoriamente em quatro grupos experimentais (n=10/grupo): controle, eugenol, mercúrio e eugenol + mercúrio. Os ratos receberam por gavagem, respectivamente, 0,5 mL de Tween-20 a 2% (veículo), 0,5 mL de eugenol, concentração de 10 mg Kg-1, 0,5 mL de mercúrio (Cloreto de mercúrio - HgCl2), na concentração de 0,6 mg Kg-1, e os dois compostos (mesmo volume) nas suas respectivas concentrações. A exposição aos dois compostos ocorreu respeitando um intervalo de 30 minutos entre a ingestão de 0,5 mL de eugenol e de 0,5 mL de mercúrio (CEUA nº 06/2024). Após o período experimental de 30 dias (exposição subaguda), os fígados, testículos e epidídimos foram coletados e análises bioquímicas, histológicas e enzimáticas foram realizadas, além de determinar a proporção de mercúrio e outros microelementos no fígado dos animais. Ainda, amostras de espermatozoides foram também coletadas para avaliar viabilidade, motilidade e morfologia. Os dados foram analisados pela análise de variância (ANOVA) unidirecional, seguida do teste post hoc de Tukey e as diferenças foram consideradas significativas quando p < 0,05. Os resultados mostram que o eugenol foi capaz de reduzir o acúmulo do mercúrio no fígado e reduzir significativamente as concentrações de marcadores de estresse oxidativo, como malondialdeído e óxido nítrico, elevados pela ação deste metal. Histologicamente, ratos expostos ao mercúrio exibiram lesões hepáticas em maior número e diversidade, como hemorragia, enquanto aqueles expostos ao eugenol apresentaram aspectos histológicos mais preservados. No aparelho reprodutor masculino, a exposição ao mercúrio reduziu a atividade das enzimas antioxidantes, como a superóxido dismutase e aumentou as concentrações de óxido nítrico. Ainda, a ingestão do metal afetou parâmetros espermáticos, causando diminuição da motilidade. A exposição ao eugenol mitigou os danos oxidativos e preservou a integridade histológica dos órgãos. Além disso, o eugenol melhorou a motilidade espermática, neutralizando os danos induzidos pelo mercúrio. Essas descobertas sugerem que o eugenol é um agente eficaz na proteção contra toxicidade hepática e reprodutiva induzida por mercúrio, enfatizando sua relevância para o desenvolvimento de estratégias de proteção contra poluentes ambientais. Palavras-chave: Hepatócito; Testículo; Histologia; Estresse oxidativo; EspermatozoidesMercury is a toxic metal widely found in nature in inorganic, organic, and elemental forms. This metal can cause severe damage to vital organs, such as the liver, and also to the male reproductive system. Among the mechanisms involved in the harmful effects caused by mercury, oxidative stress stands out as one of the main ones. The metal increases the production of reactive oxygen species and interferes with the activity of different antioxidant enzymes. Compounds with antioxidant properties like eugenol interact rapidly with reactive oxygen species, protecting cellular structures against oxidative damage. In this context, considering the impacts that mercury causes on human health, mainly through oxidative stress, experimental studies become crucial to investigate the protective activity of antioxidant agents, such as eugenol, in the context of mercury-induced toxicity. Therefore, the present study aimed to evaluate the effect of exposure to eugenol and mercury, separately and simultaneously, on hepatic parameters, since the liver is a central organ in the detoxification of the organism, and reproductive parameters, considering the male reproductive system as a critical target of mercury toxicity. Forty male Wistar rats (~100 days of age) were randomly divided into four experimental groups (n=10/group): control, eugenol, mercury, and eugenol + mercury. The rats received by gavage, respectively, 0.5 mL of 2% Tween-20 (vehicle), 0.5 mL of eugenol, a concentration of 10 mg Kg-1, 0.5 mL of mercury (Mercuric chloride - HgCl2), at a concentration of 0.6 mg Kg-1, and the two compounds (same volume) and at their respective concentrations. Exposure to both compounds occurred via gavage, respecting a 30-minute interval between the ingestion of 0.5 mL of eugenol and 0.5 mL of mercury (CEUA no. 06/2024). After the 30-day experimental period (subacute exposure), the livers, testes, and epididymis were collected, and biochemical, histological, and enzymatic analyses were performed, in addition to the determining the proportion of mercury and other microelements in the animals' livers. Furthermore, sperm samples were also collected to assess viability, motility, and morphology. Data were analyzed by one-way analysis of variance (ANOVA) followed by Tukey's post hoc test, and differences were considered significant when p < 0.05. The results show that eugenol reduced mercury accumulation in the liver and the concentrations of oxidative stress markers, such as malondialdehyde and nitric oxide, elevated by the action of this metal. Histologically, rats exposed to mercury exhibited a greater number and diversity of liver lesions, such as hemorrhage, while those exposed to eugenol showed preserved histological aspects. In the male reproductive tract, mercury exposure reduced the activity of antioxidant enzymes, such as superoxide dismutase, and increased nitric oxide concentrations. Furthermore, metal ingestion affected sperm parameters, causing decreased motility. Exposure to eugenol mitigated oxidative damage and preserved the histological integrity of the testes and epididymis. Furthermore, eugenol improved sperm motility, counteracting mercury- induced damage. These findings suggest that eugenol is an effective agent in protecting against mercury-induced liver and reproductive toxicity, emphasizing its relevance for developing protective strategies against environmental pollutants. Keywords: Hepatocyte; Testis; Histology; Oxidative stress; SpermCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
The dark side of the uses of memory by the Legislative Branch: a study of the parliamentary initiative to register the Rondon Project as intangible cultural heritage of Brazil (2019 to 2024)
Get PDFO presente trabalho propõe uma investigação abrangente sobre a proposta de patrimonialização do Projeto Rondon, durante o período de 2019 a 2024, tendo como foco a análise do Projeto de Lei (PL) nº 4.613/2019 apresentado no Senado Federal. O objetivo central é compreender, por meio de análise documental, bibliográfica e de recursos da história oral, as motivações e implicações inerentes à transformação do Projeto Rondon em bem imaterial do patrimônio cultural brasileiro pela via legislativa, em um contexto político nacional de desmonte cultural e educacional em que esse PL emergiu. O Projeto Rondon teve início durante o período da Ditadura Militar, em julho de 1967, com a Operação Zero, tendo sido institucionalizado pelo Governo Federal por meio do Decreto nº 62.927, de 28 de junho de 1968, e permanecendo em vigência até 1989. Em 2005, ele foi reativado a partir da proposta encaminhada à Presidência da República pela União Nacional dos Estudantes (UNE) de novembro de 2003. Embora o senso comum frequentemente reconheça méritos nesse tipo de iniciativa, há a necessidade de examinar criticamente a prática recorrente de patrimonialização - especialmente de natureza imaterial - por meio de ações do Poder Legislativo, considerando possíveis desconexões com a história, com os objetivos de preservação e valores das comunidades detentoras dos bens culturais que se pretende patrimonializar. Este estudo visa contribuir para a compreensão das dinâmicas entre história, política e preservação do patrimônio cultural, utilizando o Projeto Rondon como estudo de caso para abordar questões problemáticas sobre a política de patrimônio cultural no Brasil. Parte-se da hipótese de que as declarações legislativas de bens como patrimônio cultural vêm se avolumando nos últimos anos, frequentemente motivadas por interesses individuais e desvinculadas dos princípios que orientam as políticas de patrimonialização. Nesse contexto, a pesquisa evidencia o patrimônio cultural como um campo de disputa, onde o Poder Legislativo Federal busca afirmar-se como agente definidor das referências culturais nacionais, apropriando-se de uma função tradicionalmente atribuída ao Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional (Iphan). Palavras-chave: patrimônio cultural imaterial; projeto rondon; projeto de lei de patrimonialização; poder legislativo.The present work proposes a comprehensive investigation into the proposed patrimonialization of the Rondon Project during the period from 2019 to 2024, focusing on the analysis of Bill (PL) nº 4.613/2019 presented in the Federal Senate. The central objective is to understand, through documentary, bibliographic and oral history analysis, the motivations and implications inherent in the transformation of the Rondon Project into an immaterial asset of Brazilian cultural heritage, through the legislative means, in a national political context of cultural and educational dismantling in which this PL emerged. The Rondon Project began during the period of the Military Dictatorship, in July 1967, with Operation Zero, having been institutionalized by the Federal Government through Decree nº. 62.927, of June 28, 1968, and remaining in force until 1989. In 2005, it was reactivated from the proposal sent to the Presidency of the Republic by the National Union of Students (UNE) of November 2003. Although common sense often recognizes merits in this type of initiative, there is a need to critically examine the recurring practice of patrimonialization - especially of an immaterial nature - through actions of the Legislative Branch, considering possible disconnections with history, with the objectives of preservation and values of the communities that own the cultural assets that are intended to be patrimonialized. This study aims to contribute to the understanding of the dynamics between history, politics and preservation of cultural heritage, using the Rondon Project as a case study to address broader issues about cultural heritage policy in Brazil. It is based on the hypothesis that legislative declarations of assets as cultural heritage have been increasing in recent years, often motivated by political interests and disconnected from the principles that guide patrimonialization policies. In this context, the research highlights cultural heritage as a field of dispute, where the federal Legislative Branch seeks to assert itself as a defining agent of national cultural references, appropriating a function traditionally attributed to the Institute of National Historical and Artistic Heritage (Iphan). Keywords: intangible cultural heritage; rondon project; patrimonialization bill; legislative branch.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES
Sorption-desorption, residual effect, efficacy of diclosulam in the control and biology of Borreria spinosa and Borreria verticillata
Get PDFO diclosulam é amplamente utilizado no manejo de plantas daninhas em função da sua ação na pré-emergência destas espécies. Este herbicida apresenta retenção no solo, processo que é governado pelos fatores de sorção-dessorção e efeito residual no solo, os quais podem ser analisados por técnicas analíticas, como a cromatografia, e por bioensaio com espécies sensíveis. No entanto, os resultados obtidos por ambas as técnicas podem não condizer entre si, resultando em injúrias em uma cultura sensível e impactando o manejo de plantas daninhas, por exemplo. Dentre as principais plantas daninhas na agricultura brasileira, destacam-se as espécies de vassourinha-de-botão (Borreria spp.), como B. spinosa e B. verticillata, as quais não apresentam informações consolidadas sobre sua biologia, o que impacta o controle destas espécies. Apesar do seu potencial, são escassos os estudos sobre a eficácia do diclosulam no manejo em pré-emergência dessas espécies, bem como, informações sobre processos de germinação e emergência destas espécies em diferentes condições ambientais. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi compreender aspectos relacionados biologia de B. spinosa e B. verticillata em condições ambientais distintas, bem como avaliar a eficácia do diclosulam no controle destas espécies e analisar o processo de sorção-dessorção e efeito residual do diclosulam em solos com características físico-químicas distintas. O experimento de germinação de espécies de vassourinha-de-botão foi realizado em câmaras de crescimento (B.O.D), dois regimes de luz (8h/16h luz e escuro, respectivamente, e escuro constante) e cinco temperaturas (20, 25, 30, 35 e 20-30°C). O experimento de emergência foi realizado em casa de vegetação, avaliando diferentes profundidades de semeadura (0; 1; 2; 4; 6 e 8 cm). Os experimentos de eficácia de controle foram realizados individualmente para cada espécie, com três solos distintos e dez doses de diclosulam (0 a 35g i.a. ha-1). Os experimentos de sorção- dessorção, por cromatografia, foram realizados pelo método “batch equilibrium” com diferentes concentrações de diclosulam para a avaliação do coeficiente de sorção- dessorção pelo modelo linear (Kd) e de Freundlich (Kf), além da normalização dos coeficientes pelo carbono orgânico do solo (Koc e Kfoc). A estimativa de sorção por bioensaio possibilita o cálculo da dose necessária para obtenção de 50% de controle (C50) e da dose para redução de 50% de massa seca (GR50), bem como a razão de sorção (RS) destes parâmetros. O efeito residual foi avaliado por bioensaio com girassol, a partir da dose máxima recomendada para cultura da soja (35 g i.a. ha-1) e diferentes épocas de aplicação (0 a 240 dias), possibilitando o cálculo do tempo de meia-vida residual (Residual Lifetime - RL50) e tempo necessário para redução de 50% da massa seca (GR50). Os resultados obtidos quanto ao estudo de germinação, demonstraram que B. spinosa apresentou maior índice de velocidade de germinação (IVG) (12,59 e 12,15) e primeira contagem (34 e 33%) nas temperaturas de 20ºC e 25ºC, na presença de luz, respectivamente. Para a B. verticillata, maior IVG foi observado em 20 e 25ºC (6,46 e 6,95, respectivamente). A emergência de B. spinosa e B. verticillata foi reduzida com o aumento da profundidade de semeadura, sendo nula em profundidades de 6 cm. Os resultados evidenciaram que ambas as espécies foram influenciadas negativamente por temperaturas elevadas (>25ºC), e apresentaram comportamento fotoblástico positivo. A eficácia do diclosulam no controle para ambas as espécies foi eficiente (>90%) na dose máxima registrada de 35 g i.a. ha-1, nos solos avaliados. Para o experimento de sorção-dessorção por cromatografia, o Kd variou de 4,80 a 10,89 L Kg-1; já o Kf variou de 6,80 a 14,96 mg (1–1/n) L1/n kg-1 com porcentagem de sorção entre 60,7% e 80,2%, enquanto a dessorção não foi quantificada. Para a estimativa de sorção por bioensaio com girassol, os valores de C50 e GR50 variaram de 0,34 a 2,92 e de 0,86 a 6,23 g i.a. ha-1, respectivamente. Com base na análise de componentes principais, foi evidenciado que as técnicas analíticas e biológicas são complementares, mas não equivalentes. Em relação ao efeito residual do diclosulam em girassol, foi observado RL50 de 64,4 a 203,4 dias; e GR50 variando de 66,6 a 214,2 dias nos solos avaliados. Assim, o entendimento dos padrões de germinação e emergência de plantas daninhas pode auxiliar nas estratégias de manejo, bem como, o diclosulam pode ser uma alternativa de controle de vassourinha-de-botão em solos distintos. Ainda, os processos de sorção- dessorção e efeito residual são indispensáveis na avaliação da retenção do diclosulam em solos. Palavras-chave: bioensaio; cromatografia líquida; carryover; vassourinha-de-botão; pré-emergência.Diclosulam is widely used for weed management due to its pre-emergence action of weeds. This herbicide exhibits soil retention, a process governed by sorption- desorption factors and its residual effect in the soil, which can be analyzed using analytical techniques, such as chromatography and bioassays with sensitive species. However, results obtained from these techniques may not always align, potentially leading to injury in sensitive crops and impacting weed management strategies. Thus, among the major hard-to-control weeds in Brazilian agriculture, false buttonweed species (Borreria spp.), such as B. spinosa (false buttonweed) and B. verticillata (shrubby false buttonweed), stand out. These species lack consolidated biological information, which hinders their control. Despite its potential, studies on the efficacy of diclosulam in the pre-emergence management of these species, as well as on their germination and emergence processes under different environmental conditions, are scarce. Thus, the objective of this study was to evaluate the sorption- desorption process, residual effect, and efficacy of diclosulam in controlling B. spinosa and B. verticillata in soils with distinct physicochemical characteristics, in addition to understanding germination and emergence aspects of these species. The germination experiment for Borreria species was conducted in growth chambers (B.O.D) under two light regimes (8h/16h light/dark and constant darkness) and five temperatures (20, 25, 30, 35 and 20–30°C). The emergence experiment was conducted in a greenhouse, evaluating different sowing depths (0, 1, 2, 4, 6 and 8 cm). Control efficacy experiments were conducted individually for each species, using three distinct soils and ten doses of diclosulam (0 to 35 g a.i. ha-1). Sorption- desorption experiments were performed using the batch equilibrium method with various diclosulam concentrations to evaluate the sorption-desorption coefficients based on the linear model (Kd) and Freundlich model (Kf), as well as normalizing these coefficients by soil organic carbon (Koc and Kfoc). Sorption estimation through bioassays allowed calculation of the dose required for 50% control (C50) and the dose required to reduce dry mass by 50% (GR50), along with the sorption ratio (SR) of these parameters. The residual effect was assessed via a sunflower bioassay, using the maximum recommended dose (35 g a.i. ha-1) and various application times (0 to 240 days), enabling calculation of the residual half-life (Residual Lifetime - RL50) and time required for a 50% reduction in dry mass (GR50). The germination results for B. spinosa showed higher germination speed index (GSI) values (12.59 and 12.15) and first counts (34 and 33%) at 20°C and 25°C under light conditions, respectively. For B. verticillata, higher GSI values were observed at 20°C and 25°C (6.46 and 6.95%, respectively). The emergence of B. spinosa and B. verticillata decreased with increased sowing depth, becoming null at 6 cm depth. Results demonstrated that both species were negatively affected by high temperatures (>25°C) and exhibited positive photoblastic behavior. Diclosulam efficacy in controlling both species was above 80% at the maximum registered dose of 35 g a.i. ha-1 in the soils evaluated. In the sorption- desorption experiments, Kd values ranged from 4.80 to 10.89 L kg-1, while Kf values ranged from 6.80 to 14.96 mg (1–1/n) L1/n kg-1, with sorption percentages between 60.7% and 80.2%. Desorption was not quantified. In the sunflower bioassay for sorption estimation, C50 and GR50 values ranged from 0.34 to 2.92 and 0.86 to 6.23 g a.i. ha-1, respectively. Principal component analysis revealed that analytical and biological techniques are complementary but not equivalent. Regarding the residual effect of diclosulam in sunflower, RL50 values ranged from 64.4 to 203.4 days, while GR50 values varied from 66.6 to 214.2 days. Thus, understanding germination and emergence patterns of weeds can assist in developing management strategies, as well as enhancing control efficacy of false and shrubby false buttonweed in different soils. Moreover, sorption-desorption processes and residual effects are crucial for assessing diclosulam retention in soils. Keywords: bioassay; liquid chromatography; carryover; false buttonweed; pre emergenceCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
Evaluation of green roof performance in energy efficiency and carbon emissions for a university building in a future climate change scenario
No full textAs mudanças climáticas impactam o conforto térmico e o consumo energético das edificações. Os telhados verdes são considerados uma alternativa sustentável, pois podem reduzir a temperatura interna das edificações e minimizar a necessidade de sistemas de climatização e absorverem carbono. No entanto, sua eficiência térmica e energética depende de diversos fatores, como tipo de vegetação, espessura do substrato e condições climáticas locais. Este estudo teve como objetivo avaliar a influência dos telhados verdes na eficiência energética e nas emissões de carbono operacional e incorporado em um edifício universitário, considerando um cenário climático futuro para 2050. Para isso, a pesquisa foi conduzida em três etapas: simulações termoenergéticas utilizando o software EnergyPlus, estudos sobre o cálculo do carbono operacional considerando a matriz elétrica brasileira e avaliação do ciclo de vida por meio do software SimaPro. O objeto de estudo foi o edifício de salas de aula denominado Pavilhão de Aulas II da Universidade Federal de Viçosa. Foram analisados cinco cenários: quatro variações de telhados verdes, sendo dois extensivos e dois intensivos, com variação de índice de área foliar e espessura de substrato, e um caso base com a cobertura existente. Os resultados indicaram que, no contexto analisado, os telhados verdes não proporcionaram reduções expressivas da temperatura interna das salas de aula nem na economia de energia elétrica do edifício. A variação térmica entre os casos foi inferior a 0,5°C, e o consumo energético se reduziu no máximo em 0,23%. A quantificação do carbono operacional considerou o cálculo do fator de emissão para 2050, fundamentado nos dados do cenário de estagnação da matriz elétrica do Plano Nacional de Energia 2050. Para o cálculo das emissões, foi utilizado o fator de emissão e os resultados de consumo de energia elétrica. Já na análise de emissões incorporadas de carbono, verificou-se que o telhado verde extensivo apresentou emissão incorporada negativa, enquanto o intensivo teve emissão positiva, devido à diferença de espessura do substrato. Além disso, a camada de vegetação foi a única com balanço negativo de emissões, evidenciando seu potencial de remoção de dióxido de carbono equivalente. Embora os telhados verdes não tenham se mostrado eficazes para melhorar a eficiência energética e o conforto térmico no cenário estudado, seu uso pode ser justificado por outros benefícios ambientais, como redução da ilha de calor urbana, absorção de águas pluviais e melhora da qualidade do ar. A pesquisa ressalta a necessidade de avaliar a viabilidade dos telhados verdes considerando parâmetros de projeto, clima e combinação com estratégias passivas e ativas. Sugere-se o uso de dados mais precisos da matriz elétrica para calcular fatores de emissão futuros e uma análise mais detalhada do ciclo de vida, abrangendo todo o ciclo de vida. Palavras-chave: Simulação termoenergética; Fator de emissão futuro; Carbono operacional; Carbono incorporado.Climate change impacts thermal comfort and energy consumption in buildings. Green roofs are considered a sustainable alternative, as they can reduce indoor temperatures and minimize the need for HVAC systems, while also contributing to carbon absorption. However, their thermal and energy efficiency depends on several factors, such as vegetation type, substrate thickness, and local climatic conditions. This study aimed to evaluate the influence of green roofs on energy efficiency and operational and embodied carbon emissions in a university building, considering a future climate scenario for the year 2050. The research was conducted in three stages: thermal-energy simulations using EnergyPlus software, studies on operational carbon calculations based on the Brazilian electricity matrix, and life cycle assessment using SimaPro software. The object of study was the classroom building known as Pavilhão de Aulas II at the Federal University of Viçosa. Five scenarios were analyzed: four variations of green roofs – two extensive and two intensive – with differences in leaf area index and substrate thickness, and one baseline scenario with the existing roof structure. The results indicated that, in the analyzed context, green roofs did not provide significant reductions in indoor classroom temperatures or in the building’s electricity consumption. The thermal variation among scenarios was less than 0.5°C, and energy savings reached a maximum of only 0.23%. Operational carbon quantification was based on the emission factor forecast for 2050, derived from the stagnation scenario of the Brazilian electricity matrix in the National Energy Plan 2050. The emissions were calculated using the projected emission factor and electricity consumption results. As for embodied carbon emissions, it was found that the extensive green roof presented a negative embodied emission, while the intensive roof had a positive one, due to the difference in substrate thickness. Additionally, the vegetation layer was the only component with a negative emission balance, highlighting its potential to sequester equivalent carbon dioxide. Although green roofs were not effective in improving energy efficiency and thermal comfort under the studied scenario, their implementation may be justified by other environmental benefits, such as reduction of the urban heat island effect, stormwater absorption, and air quality improvement. The study emphasizes the need to assess the feasibility of green roofs by considering design parameters, climate, and the combination with passive and active strategies. It also recommends the use of more accurate data for future electricity matrix projections and a more detailed life cycle assessment encompassing the entire life cycle. Keywords: Thermo-energy simulation; Future emission factor; Operational carbon; Embodied carbon.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES
Development of catalytic processes for value of lignocellulosic biomass through the synthesis of furfural and Hantzsch dihydropyridines
No full textA conscientização da sociedade sobre os problemas ambientais associados ao uso desenfreado dos recursos fósseis tem incentivado a procura pela substituição dessas matérias-primas na produção de energia, combustíveis, materiais e insumos químicos. Entre as opções disponíveis, a biomassa lignocelulósica é uma das alternativas mais promissoras, pois a partir dela é possível obter uma gama de produtos úteis, como carboidratos, compostos aromáticos, compostos furânicos, entre outros. Entre esses, pode-se destacar o furfural. Ele é uma molécula de plataforma versátil e de alto valor agregado que pode ser produzida a partir de carboidratos de cinco átomos de carbono presentes em biomassas. Diante disso, este trabalho teve como objetivos o desenvolvimento de um método para a síntese do furfural, partindo da D-xilose, da L-arabinose e da biomassa de sabugo de milho, e a síntese de diidropiridinas de Hantzsch empregando como substratos o furfural e outros compostos furânicos derivados da biomassa. Para todas essas transformações químicas foi empregado como organocatalisador o ácido p-sulfônico calix[4]areno (CX4SO3H) e aquecimento via irradiação de micro-ondas (IMO). O furfural foi obtido com 77,0% e 40,5% de rendimento a partir de D-xilose e da L- arabinose, respectivamente, ao aquecer os reagentes em sistema bifásico (acetato de butila/solução aquosa saturada de NaCl (3:1 (v/v))) a 160 °C por 10 min e usando 1,0 mol% de CX4SO3H (5% (m/m)). Já ao empregar biomassa de sabugo de milho como substrato, o furfural foi obtido com 88% de rendimento, usando o mesmo sistema bifásico citado anteriormente, aquecendo a mistura reacional a 160 °C por 60 min e usando 12,5% (m/m) de CX4SO3H. Além da síntese do furfural, ainda foi realizada a síntese de diidropiridinas empregando aldeídos furânicos derivados da biomassa lignocelulósica como substratos. Para isso, as reações foram realizadas na ausência de solvente, a 80 °C por 10 min e usando 1,0 mol% de CX4SO3H. Foram obtidas vinte e uma diidropiridinas, com rendimentos de 43 a 96%. Diante desses resultados, pode-se concluir que, além de rendimentos satisfatórios, as metodologias desenvolvidas neste trabalho apresentam várias vantagens, como tempo de reação curto, sistema catalítico reciclável, uso de um catalisador não corrosivo, pouco tóxico e processo livre de metais tóxicos. Essas características tornam estes processos desenvolvidos coerentes com os princípios da química verde. Palavras-chave: furfural; 5-hidroximetilfurfural; D-xilose; L-arabinose; hemicelulose; biomassa lignocelulósica; sabugo de milho; calix[n]arenoSociety's awareness of the environmental problems associated with the unrestrained use of fossil resources has encouraged the search for replacement of these raw materials in the production of energy, fuels, materials and chemical feedstocks. Among the available options, lignocellulosic biomass is one of the most promising alternatives, since it can be used to obtain a range of useful products, such as carbohydrates, aromatic compounds and furan compounds. Among these, furfural stands out. It is a versatile platform molecule with high added value that can be produced from five-carbon carbohydrates present in biomass. Therefore, this work aimed to develop a method for the synthesis of furfural, using D-xylose, L-arabinose and corncob biomass, and the synthesis of Hantzsch dihydropyridines using furfural and other furan compounds derived from biomass as substrates. For all these chemical transformations, p-sulfonic acid calix[4]arene (CX4SO3H) was used as an organocatalyst and heating via microwave irradiation (MWI). Furfural was obtained in yield 77.0% and 40.5% from D-xylose and L-arabinose, respectively, by heating the reagents in a biphasic system (butyl acetate/saturated aqueous NaCl solution (3:1 (v/v)) at 160 °C for 10 min and using 1.0 mol% of CX4SO3H (5% wt). When using corncob biomass as substrate, furfural was obtained in 88% yield, using the same biphasic system mentioned above, heating the reaction mixture at 160 °C for 60 min and using 12.5% wt of CX4SO3H. In addition to the synthesis of furfural, the synthesis of dihydropyridines was also carried out using furanic aldehydes derived from lignocellulosic biomass as substrates. For this, the reactions were carried out in the absence of solvent, at 80 °C for 10 min and using 1.0 mol% of CX4SO3H. Twenty-one dihydropyridines were obtained, with yields ranging from 43 to 96%. Given these results, it can be concluded that, in addition to satisfactory yields, the methodologies developed in this work present several advantages, such as short reaction time, recyclable catalytic system, use of a non-corrosive, low-toxic catalyst and a process free of toxic metals. These characteristics make these developed processes consistent with the principles of green chemistry. Keywords: furfural; 5-hydroxymethylfurfural; D-xylose; L-arabinose; hemicellulose; lignocellulosic biomass; corn cob; calix[n]areneCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq
What are the impacts of highways on ant communities in the Atlantic Forest and their ecosystem functions?
No full textA fragmentação de habitats, causada por exemplo pela conversão de áreas naturais em cidades, rodovias e pastagens, ameaça a biodiversidade e afeta os ecossistemas florestais. Rodovias intensificam essa fragmentação ao alterar a estrutura das florestas e gerar bordas que modificam o microclima e as interações ecológicas nestes locais. Os fragmentos de Mata Atlântica são, em sua maioria, pequenos e isolados, e vêm perdendo sua integridade. As formigas são organismos ecologicamente dominantes sensíveis a distúrbios antrópicos, e são excelentes modelos de estudo pois desempenham funções para as florestas, como controle de artrópodes, a dispersão de sementes e a ciclagem de nutrientes. Investigamos os impactos de rodovias na estruturação das comunidades de formigas e nas suas funções ecossistêmicas na Mata Atlântica do Sudeste Brasileiro. Nossa hipótese é que as bordas de rodovias afetam as comunidades de formigas de forma mais severa do que as bordas geradas por outros distúrbios. Para isso, amostramos as formigas usando pitfalls epigeicos e quantificamos a remoção de sementes e a predação de invertebrados. A quantidade de rodovia adjacente aos fragmentos florestais altera a composição das comunidades de formigas, mas não altera a riqueza de espécies e nem a remoção de sementes ou a predação de cupins. Observamos variações na densidade da vegetação nas bordas de rodovias e pastagens em relação ao interior dos fragmentos, indicando uma redução na integridade da floresta nessas áreas. A composição de comunidades de formigas é moldada, portanto, por impactos da fragmentação e das rodovias, e este efeito é persistente mesmo em um contexto antigo de fragmentação e degradação. Palavras-chave: Distúrbios antrópicos; Funções ecossistêmicas; Floresta tropical; Efeito de bordaHabitat fragmentation, caused by the conversion of natural areas into cities, highways, and pastures, threatens biodiversity and affects forest ecosystems. Highways intensify this fragmentation by altering the structure of forests and creating edges that modify the microclimate and ecological interactions in these areas. Most fragments of the Atlantic Forest are small and isolated, and have been losing their integrity. Ants are ecologically dominant organisms that are sensitive to anthropogenic disturbances, and they are excellent study subjects because they perform important functions for forests, such as controlling arthropods, seed dispersal, and nutrient cycling. We investigated the impacts of highways on ant community structure and their ecosystem functions in the Atlantic Forest of southeastern Brazil. Our hypothesis is that highway edges affect ant communities more severely than edges created by other disturbances. To test this, we sampled ants using epigeic pitfall traps and quantified seed removal and invertebrate predation. The proportion of highway área to forest fragments alters the composition of ant communities but does not affect species richness or seed removal or termite predation. We observed variations in vegetation density at the highway and pasture edges compared to the interior of the fragments, indicating a reduction in forest integrity in these areas. Therefore, the composition of ant communities is shaped by the impacts of fragmentation and highways, and this effect is persistent even in a long-standing context of fragmentation and degradation. Keywords: Anthropogenic disturbances; Ecosystem functions; Tropical forest; Edge effectFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES
HCG evaluation in FTAI protocols in postpartum cows
Get PDFO objetivo deste trabalho consiste em determinar os efeitos da aplicação de hCG no oitavo e décimo dia do protocolo de Inseminação Artificial em Tempo Fixo (IATF), observando o efeito no diâmetro, no aspecto e na perfusão sanguínea do corpo lúteo (CL), na perfusão sanguínea do endométrio, inclusive analisando a taxa de prenhez de vacas de corte no pós-parto. No experimento, foram usados três grupos de vacas de corte, de acordo com o protocolo hormonal: no primeiro dia de protocolo (D0), administraram-se 2 mg de benzoato de estradiol intramuscular (i.m) por meio da inserção de um dispositivo intravaginal que continha 0,5 g de progesterona (P4). Oito dias após a aplicação do experimento (D8), foi administrado 150 µg de cloprostenol (análogo de prostaglandina F2a), i.m, 0,5 mg de cipionato de estradiol, i.m. sendo retirado o dispositivo intravaginal de P4. Após 48 horas da retirada do dispositivo intravaginal de P4, realizou-se a inseminação artificial, utilizando sêmen oriundo de central comercial. As vacas do grupo 1 receberam apenas o protocolo doravante mencionado, e foram administrados, no D8, 300 UI de Gonadotrofina Coriônica equina (eCG), i.m. Já no grupo 2, no oitavo dia do protocolo, os animais receberam 1500 UI de Gonadotrofina Coriônica humana (hCG), i.m. Com o grupo 3, foram administrados 1500 UI de hCG no dia da inseminação (D10), i.m.. No 16° dia, após a inseminação artificial, os animais foram avaliados por ultrassonografia Color Doppler. No grupo 3, o CL apresentou o diâmetro e a massa luteal superiores aos demais grupos. No entanto, não houve diferença significativa em relação à perfusão sanguínea do corpo lúteo entre os grupos. Na avaliação do endométrio, observou-se que o corno uterino ipsolateral ao ovário com o CL, se manteve com a perfusão sanguínea elevada em relação ao corno uterino oposto. A administração de hCG no momento da inseminação artificial induz a ovulação, favorece no aumento do diâmetro, perfusão sanguínea e aspecto da massa luteal. A perfusão sanguínea do endométrio aumenta de acordo com o desenvolvimento do folículo dominante, sendo maior no corno uterino, em que está localizado o folículo dominante, permanecendo maior até o momento da ovulação e após a formação do corpo hemorrágico, posteriormente corpo lúteo. Palavras-chave: bovino; inseminação; CL; prenhez; hormônios.The objective of this study is to determine the effects of administering hCG on the eighth and tenth days of the Artificial Insemination in Fixed Time (AIFT) protocol, by observing its impact on the diameter, appearance, and blood perfusion of the corpus luteum (CL), as well as on endometrial blood perfusion, and analyzing the pregnancy rate of postpartum beef cows. The experiment involved three groups of beef cows subjected to the following hormonal protocol: on day zero (D0), 2 mg of estradiol benzoate was administered intramuscularly (i.m.) along with the insertion of an intravaginal device containing 0.5 g of progesterone (P4). On day eight (D8), 150 µg of cloprostenol (a prostaglandin F2a analogue) and 0.5 mg of estradiol cypionate were administered i.m., and the P4 device was removed. Artificial insemination using thawed semen was performed 48 hours after the removal of the P4 device. Cows from Group 1 received only the standard protocol mentioned above, including the administration of 300 IU of equine Chorionic Gonadotropin (eCG) on D8. In group 2, 1500 IU of human Chorionic Gonadotropin (hCG) was administered i.m. on day 8. In group 3, 1500 IU of hCG was administered i.m. on the day of insemination (D10). On day 16 after insemination, the animals were evaluated via Color Doppler ultrasonography. Results showed that group 3 had greater CL diameter and luteal mass compared to the other groups. However, there was no significant difference in CL blood perfusion among the groups. Endometrial evaluation revealed that the uterine horn corresponded to the ovary with the CL maintained higher blood perfusion compared to the opposite horn. The administration of hCG at the time of insemination induces ovulation, enhances CL diameter, blood perfusion, and luteal tissue appearance. Moreover, endometrial lood perfusion increases in line with the development of the dominant follicle, being higher in the uterine horn where the dominant follicle is located and remaining elevated through ovulation and after the formation of the corpus hemorrhagicum, later the corpus luteum. Keywords: cattle; insemination; CL; pregnancy; hormones.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - (CNPQ)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG
Between stories and conversations: experiences with Literary Circles
Get PDFEste estudo é um convite a pensar a leitura literária como um gesto vivo, um sopro que atravessa palavras e corpos, entrelaçando-se às conversas que ecoam, mesmo à distância, na delicadeza do online. Com o grupo Rodas Literárias, projeto coordenado por Mozi Neri, acompanhamos o tecido sutil da subjetividade se refazendo no encontro com os outros, com outras realidades e com os silêncios que também falam. Inspirado por Andruetto, Larrosa, Deleuze, Guattari e outros (as), este texto se move entre os contos lidos e as vozes que se entrecruzam, abrindo-se ao imprevisto, ao que não se pode medir, mas que se sente — como um vento que desloca e transforma. Relato aqui três encontros, três espaços de presença e partilha, onde a leitura não é um ato solitário, mas uma travessia em companhia. Acompanhei esses movimentos com um olhar cartográfico, atenta aos fluxos que se desenhavam na intensidade das trocas. E como capturar o que escapa? Como traduzir o que pulsa e se espalha? Talvez apenas acolhendo, registrando em diário aquilo que reverbera antes, durante e depois — fragmentos de impressões, palavras que ressoam, pensamentos que encontram novas margens onde desembocar. Assim, a leitura nesse estudo não é só uma experiência de apreensão, mas de criação. Os encontros na roda desafiam, desestabilizam certezas, convidam ao jogo das múltiplas perspectivas. Entre uma página e outra, entre um dizer e um silêncio, a subjetividade se desenha sem contornos fixos, como um rio que nunca é o mesmo, ainda que siga seu fluxo. E se perguntamos: seria possível, nesses gestos tão simples — ler, conversar, ouvir — ampliar a potência de existir, de resistir aos moldes que nos querem rígidos? Talvez não haja resposta exata. Mas há o movimento, há o risco do encontro, há o que se cria no acontecimento entre um olhar e outro. Na roda, a subjetividade não é um ponto, mas um percurso em uma produção contínua. Ela se tece no contato, na escuta, no inesperado. E assim, no sopro das palavras e no calor dos diálogos, descobrimos novas formas de ser e de habitar um mundo. Palavras-chave: Grupo de leitura; Leitura literária; Experiência; Produção de subjetividade.This study is an invitation to think of literary reading as a living gesture, a breath that passes through words and bodies, intertwining with the conversations that echo, even at a distance, in the delicacy of the online. With the Literary Group, a project coordinated by Mozi Neri, we follow the subtle fabric of subjectivity being rebuilt in the encounter with others, with other realities and with the silences that also speak. Inspired by Andruetto, Larrosa, Deleuze, Guattari and others, this text moves between the stories read and the voices that intersect, opening itself up to the unforeseen, to what cannot be measured, but which can be felt - like a wind that shifts and transforms. Here I report on three encounters, three spaces of presence and sharing, where reading is not a solitary act, but a journey in company. I followed these movements with a cartographic eye, attentive to the flows that were drawn in the intensity of the exchanges. And how do you capture what escapes you? How to translate what pulses and spreads? Perhaps just by taking in, recording in a diary what reverberates before, during and after - fragments of impressions, words that resonate, thoughts that find new shores on which to flow. Thus, reading in this study is not just an experience of apprehension, but of creation. The encounters in the group challenge, destabilize certainties and invite us to play with multiple perspectives. Between one page and another, between a saying and a silence, subjectivity is drawn without fixed contours, like a river that is never the same, even though it follows its flow. And we wonder: is it possible, in these simple gestures - reading, talking, listening - to expand the power to exist, to resist the molds that want us to be rigid? Perhaps there is no exact answer. But there is movement, there is the risk of encounter, there is what is created in the event between one look and another. In the Literary Group, subjectivity is not a point, but a path in continuous production. It is woven in contact, in listening, in the unexpected. And so, in the breath of words and the warmth of dialogues, we discover new ways of being and inhabiting a world. Keywords: Reading group; Literary reading; Experience; Production of subjectivity
Simulation of flows in two-dimensional ducts by Boltzmann lattice and applications in obstruction of vascular systems
Get PDFSolucionar analiticamente as equações que regem a dinâmica de fluidos é uma tarefa árdua, e pouquíssimos casos puderam ser solucionados até hoje. Com isso, as simulações computacionais se tornam cada vez mais atrativas e um dos métodos que vem ganhando cada vez mais espaço é o método de rede de Boltzmann. O método baseia-se na teoria cinética dos gases e na equação de Boltzmann para descrever estatisticamente o comportamento de partículas em um fluido, podendo ser aplicado em diversos problemas da áreas de saúde, como por exemplo, as diferentes situações nas quais ocorrem obstruções dos vasos sanguíneos. Estudar o processo de formação de um coágulo e como o mesmo altera o fluxo sanguíneo é de suma importância, porém estudos in vivo exigem técnicas extremamente difíceis de se realizar e muitas das vezes invasivas. Com isso, as abordagens computacionais, como o método de rede de Boltzmann, se tornam opções muito atrativas. O processo de coagulação é essencial para a sobrevivência humana. Quando o endotélio de um vaso sanguíneo é lesionado, um coágulo surge na tentativa de selar a lesão. Tal coágulo pode se tornar patológico e obstruir totalmente algum vaso sanguíneo provocando graves complicações ao paciente. Neste trabalho, o método de rede foi aplicado para simular o escoamento de um fluxo entre duas placas paralelas para o caso em que um círculo é colocado no centro do sistema e meio círculo é colocado na parte inferior. Também foi proposto um modelo de crescimento de um coágulo baseado em uma taxa de cisalhamento crítica e no arrasto das partículas da superfície do coágulo. Para as simulações com um círculo no centro, o efeito da obstrução na vazão foi observado e uma mudança de regime foi encontrada, ou seja, o regime muda do linear para o totalmente obstruído. Diversos números de Reynolds foram avaliados de modo que à medida que o mesmo aumenta, uma quebra do regime linear acontece e que pôde ser constatada pela análise da área dos vórtices formados. Para o meio círculo na parte inferior do sistema, o ponto da quebra do regime linear pôde ser evidenciado pelo máximo de vorticidade total. Por fim, um modelo foi proposto baseado no arrasto de partículas quando uma taxa de cisalhamento crítica é alcançada. Os três regimes de crescimento, conhecidos na literatura e aparentemente comuns em todos coágulos formados, foram alcançados. A geometria do coágulo foi comparada com os dados in vivo e se mostrou bem satisfatória. No modelo, também foi proposto o controle da vazão por meio de uma diferença de pressão de corte e a importância de tal mecanismo para o desenvolvimento de um coágulo patológico ou não foi evidenciada. Palavras-chave: hidrodinâmica; CFD; trombose; isquemiaSolving analytically the equations governing fluid dynamics is an arduous task, and very few cases have been solved to this day. Consequently, computational simulations have become increasingly attractive, and one method that has been gaining more space is the lattice Boltzmann method. This method is based on the kinetic theory of gases and the Boltzmann equation to statistically describe the behavior of particles in a fluid, and it can be applied to various problems in health sciences, such as the different situations in which blood vessel obstructions occur. Studying the clot formation process and how it alters blood flow is of paramount importance, but in vivo studies require extremely difficult and often invasive techniques. Therefore, computational approaches, such as the lattice Boltzmann method, become very attractive options. The coagulation process is essential for human survival. When the endothelium of a blood vessel is injured, a clot forms in an attempt to seal the lesion. However, this clot can become pathological and completely obstruct a blood vessel, causing severe complications to the patient. In this work, the lattice Boltzmann method was applied to simulate the flow between two parallel plates in the case where a circle is placed at the center of the system and a semicircle is placed at the bottom. A clot growth model based on a critical shear rate and the drag of particles from the clot surface was also proposed. For the simulations with a circle at the center, the obstruction effect on the flow rate was observed, and a regime shift was found — that is, the regime changes from linear to fully obstructed. Several Reynolds numbers were evaluated, showing that as the Reynolds number increases, a breakdown of the linear regime occurs, which could be verified through the analysis of the vortex area. For the semicircle at the bottom of the system, the point of the linear regime breakdown was evidenced by the maximum of the total vorticity. Finally, a model based on particle drag when a critical shear rate is reached was proposed. The three growth regimes, known in the literature and seemingly common to all clots, were achieved. The clot geometry was compared with in vivo data and showed good agreement. The model also proposed flow control through a critical pressure difference, highlighting the importance of this mechanism in the development of pathological or non-pathological clots. Keywords: hydrodynamics; CFD; thrombosis; ischemiaCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Fundação Arthur Bernardes (FUNARBE
Electron fractionalization in three-dimensional topological insulators
Get PDFA fracionalização de carga elétrica é um dos fenômenos emergentes mais intrigantes da física da matéria condensada, desafiando a noção de que a carga elétrica deva ocorrer apenas em múltiplos inteiros da carga do elétron. O conceito de carga fracionária surgiu na teoria quântica de campos, quando Jackiw e Rebbi mostraram que a equação de Dirac em espaço-tempo (1+1)-dimensional admite um modo zero quando o termo de massa sustenta uma única parede de domínio. Eles também mostraram que, ao realizar a segunda quantização da equação de Dirac na presença desse modo zero, o espectro do operador de carga fermiônica de muitas partículas é deslocado em 1/2 em relação ao espectro do operador de carga fermiônica de muitas partículas para um termo de massa constante. Esse resultado fundamentou a compreensão do fenômeno em sistemas de matéria condensada unidimensionais, como o poliacetileno descrito pelo modelo de Su-Schrieffer-Heeger (SSH), e motivou extensões a sistemas bidimensionais, como o modelo de Hou- Chamon-Mudry (HCM) para o grafeno com distorção de Kekulé. Este trabalho investiga a possibilidade de realizar mecanismos análogos de fracionalização de carga em isolantes topológicos tridimensionais (ITs 3D), materiais cuja superfície é descrita por férmions de Dirac sem massa protegidos pela simetria de reversão temporal. Partindo da revisão de conceitos fundamentais de física da matéria condensada e teoria quântica de campos, o estudo adapta elementos de modelos efetivos consolidados em 1D e 2D para o contexto destes materiais. São discutidos modelos de Hamiltonianos efetivos contínuos para estados de superfície de ITs 3D, a influência de campos escalares complexos na abertura de gap e a introdução de vórtices como potenciais nucleadores de estados ligados. Os resultados obtidos contribuem para identificar critérios teóricos que viabilizam a fracionalização de carga em ITs 3D e, além de aprofundar a compreensão fundamental do fenômeno, este estudo fornece subsídios para futuras investigações sobre possíveis realizações experimentais, especialmente a partir de heteroestruturas que combinem ITs 3D e supercondutores convencionais. Palavras-chave: fracionalização de carga; isolantes topológicos tridimensionais; modelo de Jackiw-Rebbi; modelo SSHThe fractionalization of electric charge is one of the most intriguing emergent phenomena in condensed matter physics, challenging the notion that electric charge should only occur in integer multiples of the electron charge. The concept of fractional charge arose in quantum field theory, when Jackiw and Rebbi showed that the Dirac equation in (1+1)-dimensional spacetime admits a zero mode when the mass term supports a single domain wall. They also demonstrated that, upon second quantization of the Dirac equation in the presence of this zero mode, the spectrum of the many-body fermionic charge operator is shifted by 1/2 relative to the spectrum obtained for a constant mass term. This result laid the foundation for understanding the phenomenon in one-dimensional condensed matter systems, such as polyacetylene described by the Su-Schrieffer-Heeger (SSH) model, and motivated extensions to two-dimensional systems, such as the Hou-Chamon-Mudry (HCM) model for graphene with Kekulé distortion. This work investigates the possibility of realizing analogous charge-fractionalization mechanisms in three-dimensional topological insulators (3D TIs), materials whose surfaces are described by massless Dirac fermions protected by time-reversal symmetry. Building on a review of fundamental concepts in condensed matter physics and quantum field theory, the study adapts effective models originally developed in 1D and 2D to the context of these materials. It discusses effective continuous Hamiltonians for the surface states of 3D TIs, the role of complex scalar fields in opening a spectral gap, and the introduction of vortices as potential nucleation sites for bound electronic states. The results help identify theoretical criteria that enable charge fractionalization in 3D TIs and, beyond advancing the fundamental understanding of the phenomenon, provide a foundation for future experimental investigations, particularly in heterostructures combining 3D TIs and conventional superconductors. Keywords: charge fractionalization; three-dimensional topological insulators; Jackiw- Rebbi model; SSH modelFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq