Development of gene expression-based biomarkers of exposure to metals and pesticides in the freshwater amphipod Hyalella azteca

Ecological risk assessment (ERA) is a framework for monitoring risks of exposure and adverse effects of environmental stressors to populations or communities of interest. One tool of ERA is the biomarker, which is a characteristic of an organism that reliably indicates exposure to or effects of a stressor like chemical pollution. Traditional biomarkers which rely on characteristics at the tissue level and higher often detect only acute exposures to stressors. Sensitive molecular biomarkers may detect lower stressor levels than traditional biomarkers, which helps inform risk mitigation and restoration efforts before populations and communities are irreversibly affected. In this study I developed gene expression-based molecular biomarkers of exposure to metals and insecticides in the model toxicological freshwater amphipod Hyalella azteca. My goals were to not only create sensitive molecular biomarkers for these chemicals, but also to show the utility and versatility of H. azteca in molecular studies for toxicology and risk assessment. I sequenced and assembled the H. azteca transcriptome to identify reference and stress-response gene transcripts suitable for expression monitoring. I exposed H. azteca to sub-lethal concentrations of metals (cadmium and copper) and insecticides (DDT, permethrin, and imidacloprid). Reference genes used to create normalization factors were determined for each exposure using the programs BestKeeper, GeNorm, and NormFinder. Both metals increased expression of a nuclear transcription factor (Cnc), an ABC transporter (Mrp4), and a heat shock protein (Hsp90), giving evidence of general metal exposure signature. Cadmium uniquely increased expression of a DNA repair protein (Rad51) and increased Mrp4 expression more than copper (7-fold increase compared to 2-fold increase). Together these may be unique biomarkers distinguishing cadmium and copper exposures. DDT increased expression of Hsp90, Mrp4, and the immune response gene Lgbp. Permethrin increased expression of a cytochrome P450 (Cyp2j2) and decreased expression of the immune response gene Lectin-1. Imidacloprid did not affect gene expression. Unique biomarkers were seen for DDT and permethrin, but the genes studied were not sensitive enough to detect imidacloprid at the levels used here. I demonstrated that gene expression in H. azteca detects specific chemical exposures at sub-lethal concentrations, making expression monitoring using this amphipod a useful and sensitive biomarker for risk assessment of chemical exposure.

Microfluidic Encapsulation of Pickering Oil Microdroplets into Alginate Microgels for Lipophilic Compound Delivery

Alginate microgels are widely used as delivery systems in food, cosmetics, and pharmaceutical industries for encapsulation and sustained release of hydrophilic compounds and cells. However, the encapsulation of lipophilic molecules inside these microgels remains a great challenge because of the complex oil-core matrix required. The present study describes an original two-step approach allowing the easy encapsulation of several oil microdroplets within alginate microgels. In the first step, stable oil microdroplets were formed by preparing an oil-in-water (O/W) Pickering emulsion. To stabilize this emulsion, we used two solid particles, namely the cotton cellulose nanocrystals (CNC) and calcium carbonate (CaCO3). It was observed that the surface of the oil microdroplets formed was totally covered by a CNC layer, whereas CaCO3 particles were adsorbed onto the cellulose layer. This solid CNC shell efficiently stabilized the oil microdroplets, preventing them from undesired coalescence. In the second step, oil microdroplets resulting from the Pickering emulsion were encapsulated within alginate microgels using microfluidics. Precisely, the outermost layer of oil microdroplets composed of CaCO3 particles was used to initiate alginate gelation inside the microfluidic device, following the internal gelation mode. The released Ca2+ ions induced the gel formation through physical cross-linking with alginate molecules. This innovative and easy to carry out two-step approach was successfully developed to fabricate monodisperse alginate microgels of 85 pm in diameter containing around 12 oil microdroplets of 15 mu m in diameter. These new oil-core alginate microgels represent an attractive system for encapsulation of lipophilic compounds such as vitamins, aroma compounds or anticancer drugs that could be applied in various domains including food, cosmetics, and medical applications.

Otimização dos parâmetros de maquinagem no processo de fresagem

Cada vez mais, os principais objetivos na indústria é a produção a baixo custo, com a máxima qualidade e com o tempo de fabrico o mais curto possível. Para atingir esta meta, a indústria recorre, frequentemente, às máquinas de comando numérico (CNC), uma vez que com esta tecnologia torna se capaz alcançar uma elevada precisão e um tempo de processamento mais baixo. As máquinas ferramentas CNC podem ser aplicadas em diferentes processos de maquinagem, tais como: torneamento, fresagem, furação, entre outros. De todos estes processos, o mais utilizado é a fresagem devido à sua versatilidade. Utiliza-se normalmente este processo para maquinar materiais metálicos como é o caso do aço e dos ferros fundidos. Neste trabalho, são analisados os efeitos da variação de quatro parâmetros no processo de fresagem (velocidade de corte, velocidade de avanço, penetração radial e penetração axial), individualmente e a interação entre alguns deles, na variação da rugosidade num aço endurecido (aço 12738). Para essa análise são utilizados dois métodos de otimização: o método de Taguchi e o método das superfícies. O primeiro método foi utilizado para diminuir o número de combinações possíveis e, consequentemente, o número de ensaios a realizar é denominado por método de Taguchi. O método das superfícies ou método das superfícies de resposta (RSM) foi utilizado com o intuito de comparar os resultados obtidos com o método de Taguchi, de acordo com alguns trabalhos referidos na bibliografia especializada, o RSM converge mais rapidamente para um valor ótimo. O método de Taguchi é muito conhecido no setor industrial onde é utilizado para o controlo de qualidade. Apresenta conceitos interessantes, tais como robustez e perda de qualidade, sendo bastante útil para identificar variações do sistema de produção, durante o processo industrial, quantificando a variação e permitindo eliminar os fatores indesejáveis. Com este método foi vi construída uma matriz ortogonal L16 e para cada parâmetro foram definidos dois níveis diferentes e realizados dezasseis ensaios. Após cada ensaio, faz-se a medição superficial da rugosidade da peça. Com base nos resultados obtidos das medições da rugosidade é feito um tratamento estatístico dos dados através da análise de variância (Anova) a fim de determinar a influência de cada um dos parâmetros na rugosidade superficial. Verificou-se que a rugosidade mínima medida foi de 1,05m. Neste estudo foi também determinada a contribuição de cada um dos parâmetros de maquinagem e a sua interação. A análise dos valores de “F-ratio” (Anova) revela que os fatores mais importantes são a profundidade de corte radial e da interação entre profundidade de corte radial e profundidade de corte axial para minimizar a rugosidade da superfície. Estes têm contribuições de cerca de 30% e 24%, respetivamente. Numa segunda etapa este mesmo estudo foi realizado pelo método das superfícies, a fim de comparar os resultados por estes dois métodos e verificar qual o melhor método de otimização para minimizar a rugosidade. A metodologia das superfícies de resposta é baseada num conjunto de técnicas matemáticas e estatísticas úteis para modelar e analisar problemas em que a resposta de interesse é influenciada por diversas variáveis e cujo objetivo é otimizar essa resposta. Para este método apenas foram realizados cinco ensaios, ao contrário de Taguchi, uma vez que apenas em cinco ensaios consegue-se valores de rugosidade mais baixos do que a média da rugosidade no método de Taguchi. O valor mais baixo por este método foi de 1,03μm. Assim, conclui-se que RSM é um método de otimização mais adequado do que Taguchi para os ensaios realizados. Foram obtidos melhores resultados num menor número de ensaios, o que implica menos desgaste da ferramenta, menor tempo de processamento e uma redução significativa do material utilizado.

EGCL: an extended G-Code Language with flow control, functions and mnemonic variables

In the context of computer numerical control (CNC) and computer aided manufacturing (CAM), the capabilities of programming languages such as symbolic and intuitive programming, program portability and geometrical portfolio have special importance -- They allow to save time and to avoid errors during part programming and permit code re-usage -- Our updated literature review indicates that the current state of art presents voids in parametric programming, program portability and programming flexibility -- In response to this situation, this article presents a compiler implementation for EGCL (Extended G-code Language), a new, enriched CNC programming language which allows the use of descriptive variable names, geometrical functions and flow-control statements (if-then-else, while) -- Our compiler produces low-level generic, elementary ISO-compliant Gcode, thus allowing for flexibility in the choice of the executing CNC machine and in portability -- Our results show that readable variable names and flow control statements allow a simplified and intuitive part programming and permit re-usage of the programs -- Future work includes allowing the programmer to define own functions in terms of EGCL, in contrast to the current status of having them as library built-in functions

Violência contra as mulheres trabalhadoras do sexo e vulnerabilidade ao HIV/AIDS em 10 cidades brasileiras

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2016.

Microfabricated elastomer tactile sensors for robotic fingertip systems

Tactile sensing is an important aspect of robotic systems, and enables safe, dexterous robot-environment interaction. The design and implementation of tactile sensors on robots has been a topic of research over the past 30 years, and current challenges include mechanically flexible “sensing skins”, high dynamic range (DR) sensing (i.e.: high force range and fine force resolution), multi-axis sensing, and integration between the sensors and robot. This dissertation focuses on addressing some of these challenges through a novel manufacturing process that incorporates conductive and dielectric elastomers in a reusable, multilength-scale mold, and new sensor designs for multi-axis sensing that improve force range without sacrificing resolution. A single taxel was integrated into a 1 degree of freedom robotic gripper for closed-loop slip detection. Manufacturing involved casting a composite silicone rubber, polydimethylsiloxane (PDMS) filled with conductive particles such as carbon nanotubes, into a mold to produce microscale flexible features on the order of 10s of microns. Molds were produced via microfabrication of silicon wafers, but were limited in sensing area and were costly. An improved technique was developed that produced molds of acrylic using a computer numerical controlled (CNC) milling machine. This maintained the ability to produce microscale features, and increased the sensing area while reducing costs. New sensing skins had features as small as 20 microns over an area as large as a human hand. Sensor architectures capable of sensing both shear and normal force sensing with high dynamic range were produced. Using this architecture, two sensing modalities were developed: a capacitive approach and a contact resistive approach. The capacitive approach demonstrated better dynamic range, while the contact resistive approach used simpler circuitry. Using the contact resistive approach, normal force range and resolution were 8,000 mN and 1,000 mN, respectively, and shear force range and resolution were 450 mN and 100 mN, respectively. Using the capacitive approach, normal force range and resolution were 10,000 mN and 100 mN, respectively, and shear force range and resolution were 1,500 mN and 50 mN, respectively.

O efeito da aplicação do SNC no Capital Próprio em empresas do Setor Agrícola

O processo de Harmonização Contabilística é um processo que surge em consequência do processo de Globalização da Economia. Com a evolução do comércio global, exige-se que a informação contabilística seja mais uniforme entre os diversos países/continentes, para que os utilizadores dessa informação possam tomar as melhores decisões. Em Portugal, o referido processo tem sido influenciado pela regulamentação produzida a nível europeu. Fruto desta influência, a partir de 01 de janeiro de 2005 as empresas cotadas em bolsa ficaram obrigadas a aplicar as International Accounting Standards/International Financial Reporting Standards (IAS/IFRS) e as Standing Interpretations Committee/International Financial Reporting Interpretations Committee (SIC/IFRIC), de acordo com o Regulamento 1606/CE/2002. Em 2003, a CNC elaborou um projeto de linhas de orientação para um novo modelo de normalização contabilística, documento que serviria de base ao Projeto do novo Sistema de Normalização Contabilística (SNC), tendo o novo SNC entrado em vigor em 1 de janeiro de 2010. É, pois, dentro destas alterações introduzidas no normativo contabilístico nacional que se desenvolve este estudo, que tem como principal objetivo analisar e quantificar os impactos sobre o Capital Próprio, decorrentes da adoção do SNC em empresas do setor agrícola. Para o efeito utilizamos uma amostra de 6980 empresas do referido setor. Dos resultados obtidos concluímos que 4910 empresas, o que representa 70,34% do total, apresentaram alterações no Capital Próprio. A rubrica Reserva foi aquela que mais vezes sofreu variações, tendo sido alterada no Balanço de 4008 empresas. As alterações no Capital Próprio têm impacto nos rácios de Solvabilidade Financeira e Autonomia Financeira. Uma análise desses indicadores permitiu-nos concluir que, em termos de Solvabilidade Financeira, 6,32 % das empresas (441) pioraram a sua situação, 81,15 % (5664) mantiveram-na inalterada e 6,72 % (469) melhoraram a sua Solvabilidade Financeira. Relativamente à Autonomia Financeira as variações foram menos significativas, pois 99,07 % (6915 empresas) mantiveram inalterado o seu desempenho, 0,11 % (8 empresas) pioraram a sua situação relativamente ao presente indicador e 0,19 % (13 empresas) melhoraram. No entanto, estes indicadores de equilíbrio financeiro devem ser analisados num contexto de transição, uma vez que não se verificou um real aumento ou diminuição da estrutura de Capitais Próprios destas empresas, mas apenas uma nova reconfiguração contabilística.

Conception of a YBCO Superconducting ZFC-Magnetic Bearing Virtual Prototype

This paper presents the conception of an original superconducting Frictionless Zero Field Cooling bearing virtual prototype. In previous work also shown in this conference, a viability study of a Zero Field Cooling-superconducting bearing concept was conducted. It showed that the virtual prototype is feasible. Moreover, the simulation studies showed that a Zero Field Cooling superconducting track provides not only effective lateral stability but also higher levitation forces than the commonly used Field Cooling tracks. In this paper the new Zero Field Cooling -bearing virtual prototype is modeled in 3D. The virtual prototype was designed having in mind: i) a future implementation in high density polyurethane, for low temperature robustness; ii) future manufacturing in a three axes CNC milling machine and; iii) future implementation of some parts using an additive manufacturing technique.

Modelli variazionali convessi-nonconvessi per la ricostruzione di segnali bilivello corrotti da sfocamento e rumore: analisi e soluzione numerica.

In questa tesi abbiamo presentato/analizzato metodi variazionali allo stato dell’arte per la ricostruzione – ovvero, rimozione di sfocamento e rumore - di una classe specifica di segnali/immagini caratterizzati dal fatto di essere costanti a tratti e bilivello. Tali metodi ottengono la ricostruzione tramite la minimizzazione di un funzionale formato da due parti: un termine di fedeltà ai dati, la cui forma dipende dal tipo di rumore considerato, e un termine di regolarizzazione che codifica l’informazione a priori disponibile sul segnale da ricostruire (ad esempio, la sua regolarità). Per segnali costanti a tratti, è ben noto che il regolarizzatore deve avere la proprietà di promuovere la sparsità delle derivate prime del segnale. In particolare, molte proposte allo stato dell’arte sfruttano la pseudo-norma l0 o la norma l1 del gradiente, ossia la Variazione Totale (TV). La prima scelta è ottimale in linea teorica poiché promuove al meglio la sparsità, ma il funzionale è fortemente non convesso e i metodi numerici di minimizzazione possono convergere a soluzioni locali. Nel caso di TV si ha invece un problema convesso che garantisce la convergenza a minimi globali ma la qualità della soluzione è sub-ottima. Motivati da vantaggi/svantaggi di l0 ed l1, in questa tesi si è deciso di investigare (teoricamente e sperimentalmente) l’uso di modelli variazionali di tipo Convesso-NonConvesso (CNC). Questi utilizzano particolari regolarizzatori non convessi e parametrici che consentono da un lato di sparsificare meglio di l1, dall’altro di mantenere la convessità del funzionale così da presentare un unico punto di minimo. Tra i metodi CNC investigati, quello denominato GME-TV basato sul concetto di inviluppo di Moreau generalizzato ha prodotto ricostruzioni di qualità sempre migliore di TV e a volte, diremmo sorprendentemente, anche di l0. Questo rappresenta un risultato di particolare rilevanza scientifica nel campo della ricostruzione di segnali/immagini.

Development and testing of a safety module for diagnostics and protection from hazards in secondary woodworking machinery

The main theme covered by this dissertation is safety, set in the context of automatic machinery for secondary woodworking. The thesis describes in detail the project of a software module for CNC machining centers to protect the operator against hazards and to report errors in the machine safety management. Its design has been developed during an internship at SCM Group technical department. The development of the safety module is addressed step by step in a detailed way: first the company and the reference framework are introduced and then all the design choices are explained and justified. The discussion begins with a detailed analysis of the standards concerning woodworking machines and safety-related software. In this way, a clear and linear procedure can be established to develop and implement the internal structure of the module, its interface, and its application to specific safety-critical conditions. Afterwards, particular attention is paid to software testing, with the development of a comprehensive test procedure for the module, and to diagnostics, especially oriented towards signal management in IoT mode. Finally, the safety module is used as an anti-regression tool to initiate a design improvement of the machine control program. The refactoring steps performed in the process are explained in detail and the SCENT approach is introduced to test the result.