Biological behaviour of thin films consisting of Au nanoparticles dispersed in a TiO2 dielectric matrix

In this work it was studied the possible use of thin films, composed of Au nanoparticles (NPs) embedded in a TiO2 matrix, in biological applications, by evaluating their interaction with a well-known protein, Bovine Serum Albumin (BSA), as well as with microbial cells (Candida albicans). The films were produced by one-step reactive DC magnetron sputtering followed by heat-treatment. The samples revealed a composition of 8.3 at.% of Au and a stoichiometric TiO2 matrix. The annealing promoted grain size increase of the Au NPs from 3 nm (at 300 °C) to 7 nm (at 500 °C) and a progressive crystallization of the TiO2 matrix to anatase. A broad localized surface plasmon resonance (LSPR) absorption band (λ = 580–720 nm) was clearly observed in the sample annealed at 500 °C, being less intense at 300 °C. The biological tests indicated that the BSA adhesion is dependent on surface nanostructure morphology, which in turn depends on the annealing temperature that changed the roughness and wettability of the films. The Au:TiO2 thin films also induced a significant change of the microbial cell membrane integrity, and ultimately the cell viability, which in turn affected the adhesion on its surface. The microstructural changes (structure, grain size and surface morphology) of the Au:TiO2 films promoted by heat-treatment shaped the amount of BSA adhered and affected cell viability.

Evolution of the functional properties of titanium–silver thin films for biomedical applications: Influence of in-vacuum annealing

In this work, the thermal stability of TiAgx thin films, deposited by magnetron sputtering, was evaluated, envisaging their application in biomedical devices, namely as electrodes for biosignal acquisition. Based on the composition and microstructural characterization, a set of four representative TiAgx thin films was selected in order to infer whether they are thermally stable in terms of functional properties. In order to achieve this purpose, the structural and morphological evolution of the films with annealing temperature was correlated with their electrical, mechanical and thermal properties. Two distinct zones were identified and two samples from each zone were extensively analysed. In the first zone (zone I), Ti was the main component (Ti-rich zone) while in the second, zone II, the Ag content was more significant. The selected samples were annealed in vacuum at four different temperatures up to 500 oC. For the samples produced within zone I, small microstructural changes were observed due to the recrystallization of the Ti structure and grain size increment. Also, no significant changes were observed with annealing temperature regarding the f l ’ functional properties, being thermally stable up to 500 oC. For higher Ag contents (zone II) the energy supplied by thermal treatments was sufficient to activate the crystallization of Ti-Ag intermetallic phases. A strong increase of the grain size of these phases was also reported. The structural and morphological organization proved to be determinant for the physical responses of the TiAgx system. The hardness and Y g’s modulus were significantly improved with the formation of the intermetallic phases. The silver addition and annealing treatments also played an important role in the electrical conductivity of the films, which was once again improved by the formation of Ti-Ag phases. The thermal diffusivity of the films was practically unchanged with the heat-treatment. This set of results shows that this intermetallic-like thin film system has good thermal stability up to high temperatures (as high as 500 oC), which in case of the highest Ag content zone is particularly evident for electrical and mechanical properties, showing an important improvement. Hardness increases about three times, while resistivity values become half of those from the lowest Ag contents zone. These set of characteristics are consistent with the targeted applications, namely in terms of biomedical sensing devices.

Projecto de componentes estruturais recorrendo a soluções avançadas em aços de alta resistência

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Efeito da adição de Zr no endurecimento de ligas Al-Sc

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais

Procesos oxidativos en matrices alimentarias complejas. Oxidative processes in complex food matrices.

Las reacciones bioquímicas que ocurren como consecuencia del tratamiento y almacenamiento de los alimentos, mejoran la seguridad alimentaria, las propiedades sensoriales y la vida útil. Sin embargo, el tratamiento térmico, la exposición a la luz y el oxígeno pueden causar daño oxidativo a los lípidos y proteínas. Los procesos oxidativos de matrices complejas tienen características distintivas que no se manifiestan cuando los componentes son sometidos a oxidación individualmente. La hipótesis de trabajo es que la oxidación de proteínas en matrices alimentarias complejas altera la estructura y las propiedades funcionales de las proteínas y, que las modificaciones que se producen varían según las condiciones de procesamiento y de la composición química del alimento. Nuestros estudios intentan demostrar que el estado oxidativo de las proteínas de un alimento es un parámetro importante para la evaluación de las propiedades funcionales, sensoriales y nutricionales de un producto lácteo. El objetivo general del proyecto es el estudio de los procesos de oxidación de matrices alimentarias complejas (la leche, miel) y su relación con distintos procesos y materiales utilizados en la industria. Es decir, nos proponemos estudiar las consecuencias funcionales y biológicas (calidad nutricional, coagulación) de la oxidación proteica en modelos experimentales “in vitro” y en productos comerciales. 1. Estudiar los fenómenos de peroxidación proteica en leche entera y descremada sometida a los distintos procesos tecnológicos de la producción de leche y queso a escala laboratorio. Se realizarán las mismas experiencias con albúmina sérica y con proteínas aisladas de suero de leche para comparar diferencias entre una matriz compleja y una simple. 2. Determinar la relación entre oxidación y composición proteica de la leche, y los cambios en las fracciones proteicas aisladas (caseínas y beta-lactoglobulina). 3. Analizar el impacto de los procesos tecnológicos a nivel de producción primaria (composición proteica y estado de oxidación) en los indicadores de inflamación (contenido de células somáticas y proteína C Reactiva) y de estado redox (capacidad antioxidante de los productos lácteos y nivel de carbonilos de proteinas). 4. Comparar las características de composición química y el estado de oxidación de leche provenientes de las tres regiones (Buenos Aires, Santa Fe y Córdoba) que conforman la cuenca láctea Argentina. Este objetivo se realizará conjuntamente con los integrantes de nuestro grupo de investigación que trabajan en el Laboratorio de Control de Calidad de la Escuela Superior de Lechería. 5. Determinar los metabolitos secundarios de mieles uniflorales propuestos como responsables de la capacidad antioxidante de estas (polifenoles) y como indicadores de su origen botánico. 6. Valorar la capacidad antioxidante total de mieles uniflorales. 7. Validar los métodos analíticos y semicuantitativos utilizados y a utilizar en el presente proyecto teniendo en cuenta lo efectos de matrices típico de los fluidos biológicos y las mezclas. El estudio de las modificaciones oxidativas de matrices complejas es un tema que es importante tanto desde el punto de vista del conocimiento básico como del aplicado. Nosotros creemos que el presente proyecto aportará conocimiento sobre las características de las vías oxidativas de proteínas en matrices complejas y que podrá ser utilizado para diseñar estrategias productivas tendientes a disminuir el deterioro de la calidad de la leche debido a la exposición a energía radiante. Parte de la experiencia ganada por el grupo ha sido ya volcada a subsanar dificultades y problemas de oxidación y deterioro de la calidad de alimentos. Además, se contribuirá a discernir la paradoja que existe en el área sobre las propiedades oxidantes/antioxidantes de los polifenoles y la relación entre estas y el estado oxidativo de un alimento. The biochemical reactions that occur as a result of food treatment and storage, improve food security, sensory properties and shelf life. Heat treatment, exposure to light and oxygen can cause oxidative damage to lipids and proteins. Oxidative processes in complex matrices display distinctive features that do not appear when the components are individually subjected to oxidation. The hypothesis is that protein oxidation in complex food matrices alters the structure and functional properties of proteins and that the modifications vary according to process conditions and food composition. The main goal is to study oxidation of complex food matrices (milk, honey) with different processes and materials used in the industry. The specific aims are: 1. To study protein oxidation in whole milk and skim subject to various technological processes. The same experiences will be done with serum albumin and isolated whey proteins to compare complex and simple matrices. 2. To determine the relationship between oxidation and milk protein composition, and changes in casein and beta-lactoglobulin. 3. Analyze the impact of technological processes at the level of primary production on markers of inflammation and redox (antioxidant capacity and protein carbonyls). 4. Compare characteristics of chemical composition and oxidation state of milk. 5. Determine secondary metabolites of honey responsible for the antioxidant capacity of these. 6. To evaluate the total antioxidant capacity unifloral honey. This project will provide knowledge about characteristics of oxidative pathways of proteins in complex matrices that can be used to design production strategies aimed at reduce the deterioration of milk quality. Also, it would help to discern the paradox that exists on the oxidants/antioxidants properties of polyphenols and the relationship between these and the oxidative status of a food.

Characterization of human heterophil hemolysins induced by Schistosoma mansoni infection

Heterophil antibodies could be detected in sera from normal or from patient with chronic schistosomiasis. Their hemolytic activities depend on the integrity of the complement classic pathway. The heterophil antibodies from patient sera presented a higher specificity for Schistosoma mansoni antigen preparations than those detected in normal sera. Most of the hemolytic activity observed in normal sera can be destroyed at 56ºC for 4 min. On the other hand, about 80% of the sera from infected patients are partially or totally resistant to this heat-treatment. The hemolytic activities of sera were eluted from a gel filtration column in different fractions of the first peak.

Behavior study of pipes after forming, coating and bending

A study of the main types of coatings and its processes that modern industry commonly apply to prevent to the corrosion due to the environmental effects to energetic market pipelines have been done. Extracting main time and temperature range values, coating heat treatment recreation have been applied to x65 pipelines steel grade samples obtained from a pipe which was formed using UOE forming process. Experimental tensile tests and Charpy V‐Notch Impact test have been carried out for a deeply knowledge of the influence on the steel once this recreations are applied. The Yield Strength and toughness have been improved despite lower values in rupture strain and ductile‐brittle temperature transition have been obtained. Finite Element Method have been applied to simulate the entirely pipe cold bending process to predict the mechanical properties and behaviour of the pipe made from x65 steel grade under different conditions.

Latex constituents from Calotropis procera (R. Br.) display toxicity upon egg hatching and larvae of Aedes aegypti (Linn.)

Calotropis procera R. Br. (Asclepiadaceae) is a well-known medicinal plant with leaves, roots, and bark being exploited by popular medicine to fight many human and animal diseases. This work deals with the fractionation of the crude latex produced by the green parts of the plant and aims to evaluate its toxic effects upon egg hatching and larval development of Aedes aegypti. The whole latex was shown to cause 100% mortality of 3rd instars within 5 min. It was fractionated into water-soluble dialyzable (DF) and non-dialyzable (NDF) rubber-free materials. Both fractions were partially effective to prevent egg hatching and most of individuals growing under experimental conditions died before reaching 2nd instars or stayed in 1st instars. Besides, the fractions were very toxic to 3rd instars causing 100% mortality within 24 h. When both fractions were submitted to heat-treatment the toxic effects were diminished considerably suggesting low thermostability of the toxic compounds. Polyacrylamide gel electrophoresis of both fractions and their newly fractionated peaks obtained through ion exchange chromatography or desalting attested the presence of proteins in both materials. When submitted to protease digestion prior to larvicidal assays NDF lost most of its toxicity but DF was still strongly active. It may be possible that the highly toxic effects of the whole latex from C. procera upon egg hatching and larvae development should be at least in part due to its protein content found in NDF. However the toxicity seems also to involve non protein molecules present in DF.

Estudi per calorimetria del recuit i la recristal·lització de coure trefilat

A la indústria de trefilatge de coure, el fil elèctric es fabrica per deformació en fred d'un alambró de secció considerable (uns 5 mm de diametre). Per tal d'aconseguir calibres inferiors al mm són necessaris multiples passos per sengles fileres on el gruix es redueix progressivament. La deformació plàstica en fred comporta una reducció de la ductilitat de tal manera que mes enllà d'una determinada reducció de secció el fil es trencaria. Per això, és necessari un recuit tèrmic amb el qual es recupera la ductilitat inicial. El procés microscòpic principal que explica el canvi de ductilitat és la recristal•lització de l'estructura deformada. L'optimització del procés requereix controlar la temperatura i la durada del recuit. Una tècnica que permet monitoritzar la recristal•lització és la calorimetria, ja que durant el recuit es desprèn calor. Per tant, l'estudi es proposa col laborar en l'optimització del procés amb la predicció de temperatures de recuit per a temps molt curts i per a temps molt llargs. L'estudi s'inicia amb mostres de fil de coure deformat a tracció. Aquestes mostres es recouen a diverses velocitats d'escalfament (des de 10 K/min fins a 80 K/min) per tal d'obtenir els paràmetres cinètics necessaris per a la predicci6 dels recuits isoterms. Aquests paràmetres corresponen a la cinètica de JMAK. Els resultats de la primera sèrie d'experiments s6n esperancadors, però es creu que la mostra comercial no es troba suficientment recuita abans de sotmetre-la a deformació

Anàlisi cinètica experimental d'una recuita de recuperació mitjançant una tècnica de calorimetria diferencial (DSC)

En l’àmbit de la indústria metal·lúrgica és molt freqüent l’ús de tècniques de conformació per deformació (treball en fred o en calent) per tal de donar forma, a metalls o aliatges metàl·lics. Mecànicament, el treball en fred provoca l’increment de la duresa i de la resistència a la tensió i, per contra, la reducció de la ductilitat, de la conductivitat elèctrica i de la resistència a la corrosió. Per tal de millorar les propietats mecàniques afectades per la reducció és on pren rellevància l’ús de la recuita. La recuita és un tractament tèrmic format per tres etapes: la recuperació, la recristal·lització i el creixement del gra. En el present projecte analitzem en detall la recuperació. El projecte té com a objectiu fer l’estudi experimental de la cinètica, durant la recuita de recuperació, d’un aliatge mecànic. Aquest estudi permetrà determinar els paràmetres més rellevants per tal de descriure com evolucionen l’estructura i les propietats del metall durant un tractament tèrmic, en funció del temps de tractament i la temperatura

Síntesi i propietats de vidres metàl•lics massissos i materials nanocomposites basats en Fe per aplicacions com a materials magnètics tous

Estudi realitzat a partir d’una estada a l’ Institut für Komplexe Materialien, Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden, entre 2010 i 2011. S'ha explorat l'efecte de les condicions i influència dels elements d'aleació en la capacitat de formació de vidre, l'estructura i les propietats tèrmiques i magnètiques de vidres metàl•lics massissos i materials nanocristal•lins en base Fe. La producció d'aquests materials en forma de cintes de unes 20 micres de gruix ha estat àmpliament estudiada i s'ha vist que presenten unes propietats excel•lents com a materials magnètics tous. El propòsit general d'aquest projecte era l'obtenció de composicions òptimes amb alta capacitat de formar vidre i amb excel•lents propietats magnètiques com a materials magnètics tous combinat amb bones propietats mecàniques. El projecte prenia com a punt de partida l'aliatge [FeCoBSi]96Nb4 ja que és el que presenta millor capacitat de formar vidre i presenta una alta imantació de saturació i baix camp coercitiu. S'ha fet un estudi dels factors fonamentals que intervenen en la formació de l'estat vitri. La composició abans esmentada ha estat variada amb l'addició d'altres elements per estudiar com afecten aquests nous elements a les propietats, la formació de vidre i l'estructura dels aliatges resultants amb l'objectiu de millorar-ne les propietats magnètiques i la capacitat de formació de vidre. Entre altres s'ha usat el Zr, Mo, Y i el Gd per millorar la formació de vidre; i el Co i el Ni per millorar les propietats magnètiques a alta temperatura. S'han estudiat les relacions entre la capacitat de formació de vidre i la seva estabilitat tèrmica, la resistència a la cristal•lització i la estructura de l'aliatge resultant després del procés de solidificació. Per aquest estudi s'han determinat els mecanismes que controlen la transformació i la seva cinètica així com les fases que es formen durant el tractament tèrmic permetent la formulació de models predictius.

In vivo visualization of F-actin structures during the development of the moss Physcomitrella patens.

* The 'in planta' visualization of F-actin in all cells and in all developmental stages of a plant is a challenging problem. By using the soybean heat inducible Gmhsp17.3B promoter instead of a constitutive promoter, we have been able to label all cells in various developmental stages of the moss Physcomitrella patens, through a precise temperature tuning of the expression of green fluorescent protein (GFP)-talin. * A short moderate heat treatment was sufficient to induce proper labeling of the actin cytoskeleton and to allow the visualization of time-dependent organization of F-actin structures without impairment of cell viability. * In growing moss cells, dense converging arrays of F-actin structures were present at the growing tips of protonema cell, and at the localization of branching. Protonema and leaf cells contained a network of thick actin cables; during de-differentiation of leaf cells into new protonema filaments, the thick bundled actin network disappeared, and a new highly polarized F-actin network formed. * The controlled expression of GFP-talin through an inducible promoter improves significantly the 'in planta' imaging of actin.

Variacion del modulo de 'Young' con el tratamiento termico en aceros al carbono hipoeutectoides

En trabajos anteriores se ha constatado que varios aceros al carbono hipoeutectoides, en estado de temple, presentan valores del módulo de Young inferiores a los correspondientes en estado de revenido. En todos los casos la determinación se ha realizado mediante ultrasonidos. En concreto, para el acero C22E (EN 10083), el módulo se incrementa ligeramente desde 209 GPa (material templado) hasta 211 GPa (revenido a 650 °C), para el acero C45E el módulo aumenta desde 199 GPa hasta 211 GPa (revenido a 500 °C) y para el acero C55E el módulo varía desde 202 GPa hasta 209 GPa para el acero revenido a 650 °C. El presente trabajo se centra en la caracterización estructural de los tres aceros mencionados a los distintos estados de tratamiento térmico, utilizando las técnicas de microscopía óptica de reflexión y microscopía electrónica de barrido, y se propone una explicación de la variación del módulo a partir del comportamiento de las dislocaciones y su interacción con átomos de soluto y con otras dislocaciones.

Magnetic properties and martensitic transition in annealed Ni50Mn30Al20

We have studied the effect of heat treatment on the magnetic properties and on the martensitic transition of the Ni50Mn30Al20 alloy. A mixed L21+B2 state is obtained in the as-prepared sample, while no L21 order is retained in the sample quenched from high temperature. For the two heat treatments, the samples order antiferromagnetically, but there is evidence of coexisting ferromagnetic interactions. A martensitic transition occurs below the magnetic one for quenched samples. However, the martensitic transition is inhibited in the as-prepared sample.

Magnetic hardening mechanisms in Nd-Fe-B nanocrystalline material

Microstructural and magnetic measurements of the evolution by heat treatment of initially amorphous Nd16Fe76B8 alloys prepared by melt spinning are presented. Evidence of magnetic hardening above a threshold temperature induced by magnetic isolation of the Nd2Fe14B grains is provided. A thermodynamic and kinetic explanation of local melting of the intergranular nanostructured Nd¿rich eutectic phase at temperatures below 900 K based on capillary effects is presented. A subsequent Ostwald ripening process moves Nd to wet intimately the hard magnetic grains, becoming, on cooling, a real paramagnetic isolating thin film (~2.5 nm). By using a simple analogy, it is shown that the switching magnetization field in a single¿domain crystal can be drastically affected through the exchange coupling to neighboring grains with different orientation of the easy axis. This effect should be important enough to reinforce the coercive field of polycrystalline hard magnetic materials and explains the observed enhancement from 0.9 to 1.9 T.