Plastic compression of a collagen gel forms a much improved scaffold for ocular surface tissue engineering over conventional collagen gels

We compare the use of plastically compressed collagen gels to conventional collagen gels as scaffolds onto which corneal limbal epithelial cells (LECs) are seeded to construct an artificial corneal epithelium. LECs were isolated from bovine corneas (limbus) and seeded onto either conventional uncompressed or novel compressed collagen gels and grown in culture. Scanning electron microscopy (SEM) results showed that fibers within the uncompressed gel were loose and irregularly ordered, whereas the fibers within the compressed gel were densely packed and more evenly arranged. Quantitative analysis of LECs expansion across the surface of the two gels showed similar growth rates (p > 0.05). Under SEM, the LECs, expanded on uncompressed gels, showed a rough and heterogeneous morphology, whereas on the compressed gel, the cells displayed a smooth and homogeneous morphology. Transmission electron microscopy (TEM) results showed the compressed scaffold to contain collagen fibers of regular diameter and similar orientation resembling collagen fibers within the normal cornea. TEM and light microscopy also showed that cell–cell and cell–matrix attachment, stratification, and cell density were superior in LECs expanded upon compressed collagen gels. This study demonstrated that the compressed collagen gel was an excellent biomaterial scaffold highly suited to the construction of an artificial corneal epithelium and a significant improvement upon conventional collagen gels.

Compression of polyelectrolyte brushes in a salt-free theta solvent

This paper examines the normal force between two opposing polyelectrolyte brushes and the interpenetration of their chains that is responsible for sliding friction. It focuses on the special case of semi-dilute brushes in a salt-free theta solvent, for which Zhulina and Borisov [J. Chem. Phys., {\bf 107}, 5952, (1997)] have derived analytical predictions using the classical strong-stretching theory (SST) introduced by Semenov and developed by Milner, Witten and Cates. Interestingly, the SST predicts that the brushes contract maintaining a polymer-free gap as they are compressed together, which provides an explanation for the ultra-low frictional forces observed in experiment. We examine the degree to which the SST predictions are affected by chain fluctuations by employing self-consistent field theory (SCFT). While the normal force is relatively unaffected, fluctuations are found to have a strong impact on brush interpenetration. Even still, the contraction of the brushes does significantly prolong the onset of interpenetration, implying that a sizeable normal force can be achieved before the sliding friction becomes significant.

Effect of salt on the compression of polyelectrolyte brushes in a theta solvent

Classical strong-stretching theory (SST) predicts that, as opposing polyelectrolyte brushes are compressed together in a salt-free theta solvent, they contract so as to maintain a finite polymer-free gap, which offers a potential explanation for the ultra-low frictional forces observed in experiments even with the application of large normal forces. However, the SST ignores chain fluctuations, which would tend to close the gap resulting in physical contact and in turn significant friction. In a preceding study, we examined the effect of fluctuations using self-consistent field theory (SCFT) and illustrated that high normal forces can still be applied before the gap is destroyed. We now look at the effect of adding salt. It is found to reduce the long-range interaction between the brushes but has little effect on the short-range part, provided the concentration does not enter the salted-brush regime. Consequently, the maximum normal force between two planar brushes at the point of contact is remarkably unaffected by salt. For the crossed-cylinder geometry commonly used in experiments, however, there is a gradual reduction because in this case the long-range part of the interaction contributes to the maximum normal force.

A review of vertebroplasty for osteoporotic and malignant vertebral compression fractures

Vertebral compression fractures are a common clinical problem and the incidence of them will increase with the ageing population. Traditionally management has been conservative; however, there has been a growing trend towards vertebroplasty as an alternative therapy in patients with persisting severe pain. NICE produced guidance in 2003 recommending the procedure after 4 weeks of conservative management. Recent high-quality studies have been contradictory and there is currently a debate surrounding the role of the procedure with no agreement in the literature. We examine the evidence in both osteoporotic and malignant vertebral compression fractures; we also describe the benefits and side effects, alternative treatment options and the cost of the procedure. Finally, we recommend when vertebroplasty is most appropriately used based on the best available evidence.

An approximate dynamic programming approach for improving accuracy of lossy data compression by Bloom filters

Bloom filters are a data structure for storing data in a compressed form. They offer excellent space and time efficiency at the cost of some loss of accuracy (so-called lossy compression). This work presents a yes-no Bloom filter, which as a data structure consisting of two parts: the yes-filter which is a standard Bloom filter and the no-filter which is another Bloom filter whose purpose is to represent those objects that were recognised incorrectly by the yes-filter (that is, to recognise the false positives of the yes-filter). By querying the no-filter after an object has been recognised by the yes-filter, we get a chance of rejecting it, which improves the accuracy of data recognition in comparison with the standard Bloom filter of the same total length. A further increase in accuracy is possible if one chooses objects to include in the no-filter so that the no-filter recognises as many as possible false positives but no true positives, thus producing the most accurate yes-no Bloom filter among all yes-no Bloom filters. This paper studies how optimization techniques can be used to maximize the number of false positives recognised by the no-filter, with the constraint being that it should recognise no true positives. To achieve this aim, an Integer Linear Program (ILP) is proposed for the optimal selection of false positives. In practice the problem size is normally large leading to intractable optimal solution. Considering the similarity of the ILP with the Multidimensional Knapsack Problem, an Approximate Dynamic Programming (ADP) model is developed making use of a reduced ILP for the value function approximation. Numerical results show the ADP model works best comparing with a number of heuristics as well as the CPLEX built-in solver (B&B), and this is what can be recommended for use in yes-no Bloom filters. In a wider context of the study of lossy compression algorithms, our researchis an example showing how the arsenal of optimization methods can be applied to improving the accuracy of compressed data.

Mixture of changing uniaxial micellar forms in lyotropic biaxial nematics

Lyotropic nematics consisting of surfactant-cosurfactant water solutions may present a biaxial phase or direct U(+) <-> U(-) transitions, in different regions of the temperature-relative concentration phase diagram, for different systems and compositions. We propose that these may be related to changes of uniaxial micellar form, which may occur either smoothly or abruptly. Smooth change of cylinder-like into disc-like shapes requires a distribution of Maier-Saupe interaction constants and we consider two limiting cases for the distribution of forms: a single Gaussian and a double Gaussian. Alternatively, an abrupt change of form is described by a discontinuous distribution of interaction constants. Our results show that the dispersive distributions yield a biaxial phase, while an abrupt change of shape leads to coexistence of uniaxial phases. Fitting the theory to the experiment for the ternary system KL/decanol/D2O leads to transition lines in very good agreement with experimental results. In order to rationalise the results of the comparison, we analyse temperature and concentration form dependence, which connects micellar and experimental macroscopic parameters. Physically consistent variations of micellar asymmetry, amphiphile partitioning and volume are obtained. To the best of the authors` knowledge, this is the first truly statistical microscopic approach that is able to model experimentally observed lyotropic biaxial nematic phases.

Estudo da morfologia e cristalinidade em polipropileno isotático submetido a deformação uniaxial em temperatura ambiente

A utilidade de alguns polímeros depende principalmente de suas propriedades elétricas, ópticas, bioquímicas e térmicas, porém na maioria dos exemplos a propriedade fundamental para as aplicações reside em suas propriedades mecânicas. Os mecanismos de deformação em polímeros semi-cristalinos são em geral complexos e dependem do arranjo e do tamanho dos cristais. A deformação plástica de polímeros semi-cristalinos é produzida pela força aplicada ao sistema, com modificações de suas propriedades termodinâmicas e morfológicas, obtendo-se materiais com novas propriedades e aplicações. Os sistemas estudados neste trabalho, consistem de amostras de polipropileno isotático, (i-PP) comercial, fornecidas pela OPP Petroquímica (III Pólo Petroquímico – Triunfo / RS). As amostras, na forma de grânulos, foram moldadas pelo processo de injeção onde duas massas molares diferentes foram investigadas. As placas moldadas por injeção, com espessura de aproximadamente 3,0 mm, foram cortadas nas dimensões padrões de 17,2 mm X 4,7 mm e após, deformadas plasticamente por compressão plana uniaxial à temperatura ambiente. A análise da morfologia e cristalinidade deste material foram realizadas utilizando as técnicas de difração raios-X em alto ângulo (WAXD), espalhamento de raios-X em baixo ângulo (SAXS), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Através da técnica de WAXD foi possível a identificação das diferentes fases cristalinas α e β do i-PP, antes e depois das amostras serem deformadas por compressão uniaxial. A determinação da cristalinidade foi realizada via difração de raios-X, utilizando as geometrias θ - 2θ e de Debye Scherrer, sendo a quantificação realizada a partir da área dos picos cristalinos obtidos a partir da indexação das reflexões de Bragg, utilizando o programa FULLPROF. Como resultado obtido, foi verificado uma significativa diminuição da cristalinidade com o aumento da deformação por compressão aplicada sobre as amostras. Com as medidas de SAXS, foram observados os perfis de espalhamento anisotrópicos e isotrópicos para as amostras sem deformação para maior e menor massa molar, respectivamente. O período longo (L) do material, definido pela soma da espessura lamelar do cristal (dc) e a espessura da camada amorfa (da), também foi obtido para estas amostras. A deformação causou uma diminuição do L, o que levou a diminuição da dc, seguido pelo aumento da da. Porém, com o aumento da deformação observa-se uma diminuição das intensidades espalhadas em torno do eixo azimutal. Este efeito pode ser atribuído ao aumento da fase amorfa seguido pela diminuição da fase cristalinidade. As modificações morfológicas ocorridas nas estruturas esferulíticas e lamelares foram avaliadas utilizando a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), e a Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). O efeito da deformação plana por compressão ficou registrado nas imagens de XXIX MEV e MET, onde verificou-se o alongamento das estruturas esferulíticas na direção de fluxo, seguido da destruição parcial da mesma em deformação por compressão maiores. As imagens obtidas em MEV e MET, foram tratadas a fim de se verificar o grau de orientação e a distribuição da orientação em nível microestrutural por meio do método direto das secantes em um plano e da rosa dos interceptos. Neste caso, quando a rosa apresenta duas pétalas, tem-se um eixo de orientação; com quatro pétalas, dois eixos de orientação, e assim sucessivamente.Em um sistema isométrico sem nenhuma orientação, a rosa dos interceptos apresentará como resultado uma circunferência. Os resultados obtidos para as imagens de MEV e MET em nível esferulítico mostraram que a rosa dos interceptos parte de uma estrutura simétrica com baixo grau de orientação para uma estrutura orientada definida por um sistema de duas pétalas, seguido pelo aumento do grau de orientação para pressões de deformações maiores. Para as imagens de MET em nível lamelar observou-se o aumento do grau de orientação devido o aumento da deformação até 10 MPa. Neste caso, a rosa dos interceptos parte de uma estrutura definida por quatro pétalas (sistema dois eixos de orientação) para uma estrutura de duas pétalas, apresentando um sistema com um eixos de orientação. Porém, para pressões de deformações entre 20-3200 MPa observou-se a diminuição do grau de orientação, pois uma maior desordem é observado nas estruturas devido a amorfização do material, sendo a rosa dos interceptos demostrada por uma estrutura simétrica. Medidas com termopar foram realizadas para verificação do comportamento térmico no momento da deformação. Neste caso, foi verificado um aumento significativo da temperatura com o aumento da deformação. Porém, para as amostras deformadas com 3200 MPa foi observado dois picos de temperatura. Onde o primeiro pico foi atribuído ao comportamento adiabático seguido pela relaxação do material, enquanto o segundo pico foi verificado com grande aumento de temperatura no momento da explosão do material.

Endogenous wage compression and aggregation boundaries in a model of hierarchical human capital

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Bianisotropia uniaxial em estruturas irradiantes com multicamadas e supercondutores

This work presents a theoretical and numerical analysis of parameters of a rectangular microstrip antenna with bianisotropic substrate, and including simultaneously the superconducting patch. The full-wave Transverse Transmission Line - TTL method, is used to characterize these antennas. The bianisotropic substrate is characterized by the permittivity and permeability tensors, and the TTL gives the general equations of the electromagnetic fields of the antennas. The BCS theory and the two fluids model are applied to superconductors in these antennas with bianisotropic for first time. The inclusion of superconducting patch is made using the complex resistive boundary condition. The resonance complex frequency is then obtained. Are simulated some parameters of antennas in order to reduce the physical size, and increase the its bandwidth. The numerical results are presented through of graphs. The theoretical and computational analysis these works are precise and concise. Conclusions and suggestions for future works are presented

Comportamento compressivo de um nitossolo: efeito do tamanho de agregados, do teor de água e da pressão aplicada

A compactação do solo tem sido assunto de intensivas pesquisas nos últimos anos; no entanto, os mecanismos que implicam o processo de compactação dos solos agrícolas, ainda permanecem pouco conhecidos. A contribuição do tamanho de agregados do solo, bem como o efeito do teor de água e da pressão normal aplicada na compactação e pressão de pré-compactação do solo, foi investigada em um Nitossolo Vermelho eutrófico. Amostras de solo deformado, constituídas por agregados menores que 2,5 mm e de 9,3 a 19,4 mm, foram submetidas a ensaio de compressão uniaxial drenado. O índice de vazios e a pressão de pré-compactação foram avaliados. Os resultados obtidos mostram que o tamanho de agregados teve efeito no processo de compactação do solo. A mudança da compactação do solo pode ser prevista em função do estado inicial do solo, da pressão aplicada e do teor de água.