Preparação e caracterização de microesferas poliméricas com morfologia casca-núcleo e propriedades magnéticas à base de estireno e divinilbenzeno

Foram sintetizadas microesferas poliméricas com propriedades magnéticas e morfologia casca-núcleo por meio da técnica de polimerização em suspensão em duas etapas. O núcleo foi constituído por poli(estireno-co-divinilbenzeno) e magnetita modificada com ácido oleico. Foi avaliada a influência da velocidade de agitação e da concentração de iniciador sobre as características das microesferas utilizadas como núcleo (morfologia, tamanho de partículas, propriedades magnéticas e estabilidade térmica). A casca foi constituída por poli(estireno-co-divinilbenzeno) sem material magnético. Foi avaliado o método de adição da emulsão dos monômeros formadores da casca e o tempo de inchamento dos núcleos na emulsão. As microesferas casca-núcleo foram caracterizadas quanto ao seu aspecto morfológico e à estabilidade térmica. Os núcleos não apresentaram ciclos de histerese, estando assim próximos de um material com propriedades superparamagnéticas. O copolímero sintetizado com a maior velocidade de agitação e a menor concentração de iniciador foi o que apresentou o maior teor de ferro incorporado (3,317 %), a maior magnetização de saturação (2,99 emu/g) e o menor diâmetro médio de partículas (81 m). As microesferas casca-núcleo apresentaram apenas um estágio de degradação e as suas Tmáx foram menores do que a do núcleo. O mapa composicional de ferro confirmou a presença de magnetita na superfície das microesferas casca-núcleo

Síntese e caracterização de microesferas poliméricas reticuladas à base de poli(ácido metacrílico) contendo nanopartículas magnéticas de ferritas de manganês

As nanopartículas de ferritas de manganês (MnFe2O4) tem sido de grande interesse por causa de suas notáveis propriedades magnéticas doces (baixa coercividade e moderada magnetização de saturação) acompanhada com boa estabilidade química e dureza mecânica. A formação de materiais híbridos/compósito estabiliza as nanopartículas magnéticas (NPMs) e gera funcionalidades aos materiais. Entretanto, não foi encontrada na literatura uma discussão sobre a síntese e as propriedades de polímeros polares reticulados à base de ácido metacrílico contendo ferritas de manganês na matriz polimérica. Assim, o objetivo desta Dissertação foi produzir partículas esféricas poliméricas reticuladas, com boas propriedades magnéticas, à base de ácido metacrílico, estireno, divinilbenzeno e ferritas de manganês. Neste trabalho, foram sintetizados compósitos de ferrita de manganês (MnFe2O4) dispersa em copolímeros de poli(ácido-metacrílico-co-estireno-co-divinilbenzeno), via polimerização em suspensão e em semi-suspensão. Foram variados os teores de ferrita (1% e 5%) e a concentração do agente de suspensão (0,2% e 5%). Além disso, foram testadas sínteses contendo a fase orgânica pré-polimerizada, e também a mistura da ferrita na fase orgânica (FO), antes da etapa da polimerização em suspensão. Os copolímeros foram analisados quanto as suas morfologias - microscopia óptica; propriedades magnéticas e distribuição das ferritas na matriz polimérica - VSM, SEM e EDS-X; propriedades térmicas TGA; concentração de metais presentes na matriz polimérica absorção atômica. As ferritas foram avaliadas quanto à cristalografia XRD. A matriz polimérica foi avaliada pela técnica de FTIR. As amostras que foram pré-polimerizadas e as que além de pré-polimerizadas foram misturadas as ferritas de manganês na FO, apresentaram as melhores propriedades magnéticas e uma incorporação maior da ferrita na matriz polimérica. Essas rotas sintéticas fizeram com que os copolímeros não apresentassem aglomeração, e também minimizou a presença de ferritas na superfície das microesferas. Em geral, todos os copolímeros obtidos apresentaram as características de materiais magneticamente doces além do superparamagnetismo. Foi constatado que o aumento da concentração do PVA e a diminuição da concentração da ferrita fazem com que os diâmetros das microesferas decresçam. Os resultados de TGA e DTG mostraram que ao misturar as ferritas na FO, a concentração de material magnético na matriz polimérica aumenta cerca de 10%. Entretanto, somente a amostra PM2550, pré-polimerizada e com as ferritas misturadas na FO (5% de ferrita e 0,2% de PVA), apresentou potencial aplicação. Isso porque as ferritas não ficaram expostas na superfície das microesferas, ou seja, o material magnético fica protegido de qualquer ação externa

Papel das hemaglutininas 67-72p de Corynebacterium diphtheriae na ligação a proteínas plasmáticas, superfícies celulares, invasão e indução de apoptose

Corynebacterium diphtheriae pode ser isolado tanto de quadros de difteria clássica, quanto de infecções sistêmicas, como endocardite. O fibrinogênio (Fbn) e a fibronectina (Fn) são glicoproteínas presentes na matriz extracelular de tecidos conjuntivos. A influência destas proteínas na patogênese das infecções locais e invasivas causadas por C. diphtheriae é objeto de estudo devido ao fato do bacilo diftérico poder ser encontrado em lesões nas quais o Fbn e a Fn são predominantes, incluindo a pseudomembrana diftérica e vegetações cardíacas presentes na endocardite infecciosa. São crescentes as evidências de que o C. diphtheriae pode, além de aderir, ser internalizado por células em cultura. No presente estudo, investigou-se a participação de C. diphtheriae e das proteínas de superfície 67-72p na aderência à Fn e ao Fbn de plasma humano e a eritrócitos. A aderência às células HEp-2 e internalização também foram analisadas. A participação de 67-72p nos mecanismos de morte celular foi avaliada através das colorações por Azul de Tripan e 46-diamidino-2-fenil indol (DAPI), pelo ensaio de redução utilizando dimetil-tiazol-difenil tetrazólio (MTT) e por citometria de fluxo. As 67-72p foram extraídas da superfície da amostra toxigênica C. diphtheriae subsp. mitis CDC-E8392 através de processos mecânicos e precipitação com sulfato de amônio saturado. Análises por SDS-PAGE e immunoblotting detectaram a presença das bandas protéicas de 67 e 72kDa nas amostras toxinogênicas e atoxinogênicas analisadas, as quais pertenciam aos biotipos fermentador e não fermentador de sacarose. C. diphtheriae foi capazes não só de formar agregados na presença de plasma de coelho, mas também de converter Fbn em fibrina independentemente da presença do gene tox. No entanto, a amostra atoxinogênica ATCC 27010 (tox-) foi menos aderente ao Fbn do que a homóloga ATCC 27012 (tox+). A interação bacteriana com eritrócitos foi inibida somente pela Fn. Ligações entre Fn e/ou Fbn com 67-72p foram demonstradas por dot blotting, ELISA e/ou ensaios utilizando fluorescência. As 67-72p foram capazes de inibir as interações bacterianas com o Fbn, indicando que 67-72p podem participar do processo de aderência do patógeno aos tecidos do hospedeiro. Através da microscopia óptica, demonstrou-se a ligação de 67-72p adsorvidas em microesferas de látex com células HEp-2. Anticorpos de coelho do tipo IgG anti 67-72p interferiram somente com a expressão do padrão de aderência do tipo difuso, normalmente apresentado pela amostra CDC-E8392. A Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e a inibição da internalização bacteriana pela IgG anti 67-72p ou por 67-72p indicaram o papel de 67-72p como invasina. Alterações do citoesqueleto de células HEp-2 com acumulação de actina polimerizada, induzida por microesferas sensibilizadas com 67-72p, foi observada pelo fluorescent actin staining (FAS) test. Foi visualizado um aumento no número de bactérias viáveis no compartimento intracelular após tratamento de células HEp-2 ou dos microrganismos com Fn. A presença de partículas de látex adsorvidas com 67-72p no interior de vacúolos frouxos em células HEp-2 sugeriu que estas proteínas podem causar efeito citotóxico. A avaliação através das colorações com Azul de Tripan, DAPI e os ensaios de redução utilizando MTT demonstraram um decréscimo na viabilidade de células tratadas com 67-72p. As mudanças morfológicas observadas 3 horas após o início do tratamento com 67-72p incluíram vacuolização, fragmentação nuclear e formação de corpúsculos apoptóticos. A citometria de fluxo revelou um decréscimo de 15,13% no volume/tamanho de células tratadas com 67-72p. Além disso, o ensaio utilizando Iodeto de Propídio (IP) e Anexina V (AV)-FITIC demonstrou que havia 66,1% de células vivas (IP-/AV-), 16,6% de células em apoptose inicial (IP-/AV+) e 13,8% de células em apoptose tardia ou necrose secundária. Em conclusão, as 67-72p estão diretamente envolvidas na interação com Fn e Fbn. As proteínas não fimbriais 67-72p são hemaglutininas implicadas na aderência a células respiratórias e na internalização. Além disso, estas proteínas podem atuar como fatores de virulência em potencial para induzir apoptose de células epiteliais nos estágios iniciais da difteria e nas infecções invasivas causadas pelo C. diphtheriae

Preparação e caracterização de microesferas poliméricas à base de poli(ácido metacrílico-co-divinilbenzeno) obtidas por polimerização por precipitação

Neste trabalho foi feito um estudo sobre a preparação e caracterização de microesferas poliméricas à base de poli(ácido metacrílico-co-divinilbenzeno) por polimerização por precipitação. As partículas foram sintetizadas e analisadas em diferentes condições de reação. Partículas esféricas políméricas foram sintetizadas na faixa de 1,66 - 8,41 m, assim como partículas no estado de microgel. As partículas foram caracterizadas pelas técnicas de espalhamento de luz dinâmica (DLS), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), adsorção de nitrogênio pelos métodos BET (Brunauer, Emmett e Teller) e BJH (Barret, Joyner e Halenda), microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, e testes de razão de inchamento. A análise das partículas foi feita para verificar a influência da mudança na composição de comonômeros, grau de reticulação, relação de monômeros totais/diluentes em massa/volume (g/100 mL), e quanto à relação volumétrica de diluentes. Verificou-se que houve um aumento no tamanho das partículas e da resistência térmica com a diminuição da fração molar de MAA (ácido metacrílico). Na preparação de partículas com fração molar de 50% de MAA, e relação volumétrica acetonitrila/tolueno de 75/25, quanto maior a relação de monômeros totais/diluentes (g/100 mL), maior o tamanho e o rendimento das partículas. Com a mudança da relação volumétrica de diluentes, houve mudança nas características de porosidade, tamanho das partículas, e grau de inchamento das partículas, sendo que na relação volumétrica acetonitrila/tolueno de 50/50, houve formação de microgel

Defect-induced failure of optical coating filters

Optical filters composed of Ag, Al2O3, and ZnSe films were prepared on BK7 substrates by evaporation. By employing spectrophotometer, microscope, scanning electron microscope (SEM), and energy dispersive spectrum (EDS) analysis, the moisture-dependent stability of the samples was tested. The experimental results revealed that filter failure often occurs initially at defect sites. Small sputtering particles and pinhole are found to be two types of defects that induced the optical coating filter failure. The mechanisms of the defect-induced failure of the filters also are discussed in the article. (C) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Increased antiparkinson efficacy of the combined administration of VEGF- and GDNF-loaded nanospheres in a partial lesion model of Parkinson's disease

Current research efforts are focused on the application of growth factors, such as glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) and vascular endothelial growth factor (VEGF), as neuroregenerative approaches that will prevent the neurodegenerative process in Parkinson's disease. Continuing a previous work published by our research group, and with the aim to overcome different limitations related to growth factor administration, VEGF and GDNF were encapsulated in poly(lactic-co-glycolic acid) nanospheres (NS). This strategy facilitates the combined administration of the VEGF and GDNF into the brain of 6-hydroxydopamine (6-OHDA) partially lesioned rats, resulting in a continuous and simultaneous drug release. The NS particle size was about 200 nm and the simultaneous addition of VEGF NS and GDNF NS resulted in significant protection of the PC-12 cell line against 6-OHDA in vitro. Once the poly(lactic-co-glycolic acid) NS were implanted into the striatum of 6-OHDA partially lesioned rats, the amphetamine rotation behavior test was carried out over 10 weeks, in order to check for in vivo efficacy. The results showed that VEGF NS and GDNF NS significantly decreased the number of amphetamine-induced rotations at the end of the study. In addition, tyrosine hydroxylase immunohistochemical analysis in the striatum and the external substantia nigra confirmed a significant enhancement of neurons in the VEGF NS and GDNF NS treatment group. The synergistic effect of VEGF NS and GDNF NS allows for a reduction of the dose by half, and may be a valuable neurogenerative/neuroreparative approach for treating Parkinson's disease.

Poroviscoelastic characterization of particle-reinforced gelatin gels using indentation and homogenization.

Hydrogels are promising materials for bioengineering applications, and are good model materials for the study of hydrated biological tissues. As these materials often have a structural function, the measurement of their mechanical properties is of fundamental importance. In the present study gelatin gels reinforced with ceramic microspheres are produced and their poroviscoelastic response in spherical indentation is studied. The constitutive responses of unreinforced gels are determined using inverse finite element modeling in combination with analytical estimates of material parameters. The behavior of composite gels is assessed by both analytical and numerical homogenization. The results of the identification of the constitutive parameters of unreinforced gels show that it is possible to obtain representative poroviscoelastic parameters by spherical indentation without the need for additional mechanical tests. The agreement between experimental results on composite gelatin and the predictions from homogenization modeling show that the adopted modeling tools are capable of providing estimates of the poroviscoelastic response of particle-reinforced hydrogels.

Measurement of third-order dispersion in a hong-ou-mandel interferometer

The effect of third-order dispersion in a Hong-Ou-Mandel interferometer is investigated using a ZnSe crystal as a dispersive medium. A value for the TOD coefficient of ZnSe is extracted which is consistent with literature values. © OSA 2013.

Donor-donor binding in In2O3: Engineering shallow donor levels

Using first-principles band structure methods, we investigate the interactions between different donors in In2O3. Through the formation energy and transition energy level calculations, we find that an oxygen-vacancy creates a deep donor level, while an indium-interstitial or a tin-dopant induces a shallow donor level. The coupling between these donor levels gives rise to even shallower donor levels and leads to a significant reduction in their formation energies. Based on the analysis of the PBE0-corrected band structure and the molecular-orbital bonding diagram, we demonstrate these effects of donor-donor binding. In addition, total energy calculations show that these defect pairs tend to be more stable with respect to the isolated defects due to their negative binding energies. Thus, we may design shallow donor levels to enhance the electrical conductivity via the donor donor binding.

Tunneling magnetoresistance in CoFeB/GaAs/(Ga,Mn)As hybrid magnetic tunnel junctions

We reported the all electronic demonstration of spin injection and detection in the trilayers with hybrid structure of CoFeB/GaAs/(Ga,Mn)As (metal/insulator semiconductor) by probing the magnetoresistance at low temperature from 1.8 to 30 K. Tunneling magnetoresistance (TMR) ratios of 3.8%, 4.7%, 2.9%, and 1.4% at 1.8, 10, 20, and 30 K, respectively, were observed. Bias dependence of both the junction resistance and TMR ratio was studied systematically. V-half at which TMR drops to half of its maximum is 6.3 mV, being much smaller compared to that observed in (Ga,Mn)As/ZnSe/Fe and (Ga,Mn)As/AlAs/MnAs hybrid structures, indicating lower Fermi energy of (Ga,Mn)As.

Origin of the doping bottleneck in semiconductor quantum dots: A first-principles study

Doping difficulty in semiconductor nanocrystals has been observed and its origin is currently under debate. It is not clear whether this phenomenon is energetic or depends on the growth kinetics. Using first-principles method, we show that the transition energies and defect formation energies of the donor and acceptor defects always increase as the quantum dot sizes decrease. However, for isovalent impurities, the changes of the defect formation energies are rather small. The origin of the calculated trends is explained using simple band-energy-level models.

Upconversion emission of a Er3+-doped glass microsphere under 633 nm excitation

In this work, The TBS glass microspheres doped with Er3+ for morphology-dependent resonances of upconversion emission were designed. The glass sample components are 25TiO(2)-27BaCO(3)-8Ba(NO3)(2)-6ZnO(2)-9CaCO(3)-5H(3)BO(3)-10SiO(2)-7water glass-3Er(2)O(3) (wt%), and the emission spectra of TBS glass and a TBS glass microsphere (about 48 mum in diameter) were measured under 633 nm excitation and discussed. The strong morphology-dependent resonances of upconversion luminescences in the microsphere were observed. The observed resonances could be assigned by using the well-known Lorenz-Mie Formalism. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Self-assembling of submicrometer three-dimensional photonic crystals in concave microzones etched on silicon substrates

By vertical sedimentation and oblique titration, silica microspheres were grown in different shapes of concave microzones that were etched on a (100) p-silicon substrate. Through scanning electron microscope observation and optical reflective spectra measurement, sedimentation of microspheres in those microzones was compared. An index was introduced to judge the efficiency of sedimentation. The comparison demonstrates that regular hexagons and triangles facilitate the growth of photonic crystals the most. (c) 2006 Optical Society of America

Lasing of CdSexS1-x quantum dots in a glass spherical microcavity

A glass spherical microcavity only a few microns in diameter embedded with CdSexS1-x quantum dots (QDs) was fabricated using a physical method; it exhibited good optical stability under continuous-wave laser excitation with high power. We investigated the excitation power dependences of the emission intensity and the linewidth of both transverse electric and transverse magnetic resonance peaks of whispering gallery modes. Stimulated emission behaviour of multi-frequency modes is observed at room temperature. The low threshold value and large mode separation makes QD-containing microspheres promising for visible microlaser applications.

Photoluminescence and capacitance transients in highly Mg-doped GaN

Behaviors of the photoluminescence blue-band and near-bandgap peak and the relevant thermal ionization energies of the shallow and deep Mg-related acceptors have been studied, respectively. The 2.989 eV blue-band is attributed to the deep donor-acceptor-pair transitions involving a deep Mg-related acceptor at E-v+0.427 eV. The blueshift with increasing excitation power is explained by variation in the contribution of close and distant donor-acceptor-pairs to the luminescence. The redshift with increasing temperature results from thermal release of carriers from close donor-acceptor-pairs. The 3.26 eV near-bandgap peak is attributed to the shallow donor-acceptor-pair transitions involving a shallow Mg-related acceptor at E-v+0.223 eV. The relevant thermal ionization energies of the shallow and deep Mg-related acceptors, being about E-v+0.16 and E-v+0.50eV, are determined from deep-level transient Fourier spectroscopy measurements.