Droplet etching of deep nanoholes for filling with self-aligned complex quantum structures

Strain-free epitaxial quantum dots (QDs) are fabricated by a combination of Al local droplet etching (LDE) of nanoholes in AlGaAs surfaces and subsequent hole filling with GaAs. The whole process is performed in a conventional molecular beam epitaxy (MBE) chamber. Autocorrelation measurements establish single-photon emission from LDE QDs with a very small correlation function g (2)(0)≃ 0.01 of the exciton emission. Here, we focus on the influence of the initial hole depth on the QD optical properties with the goal to create deep holes suited for filling with more complex nanostructures like quantum dot molecules (QDM). The depth of droplet etched nanoholes is controlled by the droplet material coverage and the process temperature, where a higher coverage or temperature yields deeper holes. The requirements of high quantum dot uniformity and narrow luminescence linewidth, which are often found in applications, set limits to the process temperature. At high temperatures, the hole depths become inhomogeneous and the linewidth rapidly increases beyond 640 °C. With the present process technique, we identify an upper limit of 40-nm hole depth if the linewidth has to remain below 100 μeV. Furthermore, we study the exciton fine-structure splitting which is increased from 4.6 μeV in 15-nm-deep to 7.9 μeV in 35-nm-deep holes. As an example for the functionalization of deep nanoholes, self-aligned vertically stacked GaAs QD pairs are fabricated by filling of holes with 35 nm depth. Exciton peaks from stacked dots show linewidths below 100 μeV which is close to that from single QDs.

Développement de matériaux à base de protéines extraites du byssus de la moule bleue Mytilus edulis

Le byssus est un amas de fibres que les moules produisent afin de s’ancrer aux surfaces immergées sous l’eau. Ces fibres sont pourvues de propriétés mécaniques impressionnantes combinant rigidité, élasticité et ténacité élevées. De plus, elles possèdent un comportement d’auto-guérison de leurs propriétés mécaniques en fonction du temps lorsque la contrainte initialement appliquée est retirée. Les propriétés mécaniques de ces fibres sont le résultat de l’agencement hiérarchique de protéines de type copolymère blocs riches en collagène et de la présence de métaux formant des liens sacrificiels réversibles avec certains acides aminés comme les DOPA et les histidines. Bien que cette fibre soit très intéressante pour la production de matériaux grâce à son contenu élevé en collagène potentiellement biocompatible, cette ressource naturelle est traitée comme un déchet par les mytiliculteurs. L’objectif de cette thèse était de valoriser cette fibre en extrayant les protéines pour générer une nouvelle classe de matériaux biomimétiques. Un hydrolysat de protéines de byssus (BPH) riche en acides aminés chargés, i.e. ~30 % mol, et permettant de former des films a pu être généré. Lorsque solubilisé à pH 10.5, le BPH forme un hydrogel contenant des structures en triple hélice de collagène et des feuillets β anti-parallèles intra- et inter-moléculaires. Suite à l’évaporation de l’eau, le film de BPH résultant est insoluble en milieu aqueux à cause des structures secondaires très stables agissant comme points de réticulation effectifs. Les propriétés mécaniques des films de BPH sont modulables en fonction du pH. Au point isoélectrique (pI = 4.5), les interactions électrostatiques entre les charges opposées agissent comme points de réticulation et augmentent la rigidité des films et leur contrainte à la rupture sans affecter la déformation à la rupture. À pH plus élevé ou plus bas que le pI, les performances mécaniques des films sont plus faibles à cause de la répulsion entre les groupements fonctionnels de même charge qui interagissent plutôt avec les molécules d’eau et causent le gonflement de la matrice protéique des films. Le BPH contenant un nombre élevé d’acides aminés chargés et réactifs, nous avons pu réticuler les films de manière covalente à l’aide d’EDC ou de glutaraldéhyde. Les propriétés mécaniques des films sont modulables en fonction de la concentration d’EDC utilisée lors de la réticulation ou en employant du glutaraldéhyde comme agent réticulant. Les films sont à la fois plus rigides et plus forts avec un degré de réticulation élevé, mais perdent leur extensibilité à mesure que les segments libres de s’étirer lors d’une traction deviennent entravés par les points de réticulation. La réticulation augmente également la résistance à la dégradation enzymatique par la collagénase, les films les plus fortement réticulés lui étant pratiquement insensibles. La spectroscopie infrarouge montre enfin que la réticulation entraîne une transition de feuillets β anti-parallèles inter-moléculaires vers des structures de type hélices de collagène/PPII hydratées. Des liens sacrificiels ont été formés dans les films de BPH par traitement au pI et/ou avec différents métaux, i.e. Na+, Ca2+, Fe3+, afin de moduler les propriétés mécaniques statiques et d’évaluer le rôle de ces traitements sur le comportement d’auto-guérison lors de tests mécaniques cycliques avec différents temps de repos. Plus la valence des ions métalliques ajoutés augmente, plus les propriétés mécaniques statiques affichent un module, une contrainte à la rupture et une ténacité élevés sans toutefois affecter la déformation à la rupture, confirmant la formation de liens sacrificiels. Les tests mécaniques cycliques montrent que les traitements au pI ou avec Ca2+ créent des liens sacrificiels ioniques réversibles qui mènent à un processus d’auto-guérison des performances mécaniques dépendant du pH. L’ajout de Fe3+ à différentes concentrations module les performances mécaniques sur un plus large intervalle et la nature plus covalente de son interaction avec les acides aminés permet d’atteindre des valeurs nettement plus élevées que les autres traitements étudiés. Le Fe3+ permet aussi la formation de liens sacrificiels réversibles menant à l’auto-guérison des propriétés mécaniques. Les spectroscopies Raman et infrarouge confirment que le fer crée des liaisons avec plusieurs acides aminés, dont les histidines et les DOPA. Les résultats dans leur ensemble démontrent que les films de BPH sont des hydrogels biomimétiques du byssus qui peuvent être traités ou réticulés de différentes façons afin de moduler leurs performances mécaniques. Ils pourraient ainsi servir de matrices pour des applications potentielles dans le domaine pharmaceutique ou en ingénierie tissulaire.

Développement à visée clinique d’une prothèse vasculaire décellularisée de faible diamètre produite par génie tissulaire

Il existe un besoin clinique pour les prothèses vasculaires de faible diamètre (< 6 mm), notamment pour effectuer des pontages vasculaires. Les prothèses synthétiques de faible diamètre, n’ayant pas d’endothélium, sont sujettes à la thrombose. Ainsi les chirurgiens préfèrent utiliser les vaisseaux autologues des patients. Pour cela, la veine saphène est de loin la plus utilisée. Cependant, de nombreux patients n’ont pas de vaisseaux adéquats, soit parce qu’ils ont déjà été utilisés, soit parce qu’ils sont malades. Pour pallier ce manque, le LOEX a développé un substitut vasculaire reconstruit en laboratoire par la méthode d’auto-assemblage du génie tissulaire. Ces substituts, faits à partir de cellules humaines, ont une longue période de production et ne peuvent être faits à l’avance ni préservés. L’objectif principal de cette thèse est le développement d’une prothèse vasculaire de faible diamètre facilitant le transfert du laboratoire vers la clinique. S’inspirant de travaux antérieurs, les travaux focalisent sur des prothèses obtenues à partir de fibroblastes dermiques humains puis décellularisés. Comme la réponse immunitaire se fait principalement contre les cellules et non pas contre la matrice extracellulaire, la décellularisation permet de gagner une compatibilité immunitaire inter-individu, voire inter-espèce. Ainsi, des prothèses ont été implantées dans six rats pendant six mois sans immunosuppression avec un taux de succès de 83%. Les explants présentaient une infiltration cellulaire suggérant la formation d’une nouvelle media recouverte d’un endothélium. Par ailleurs, nous avons démontré qu’il était également possible de produire des prothèses de grandeur et diamètre adéquats pour une utilisation clinique. Ces prothèses ont été préservées durant trois mois sans altérer leurs propriétés mécaniques. Nous avons également endothélialisé des vaisseaux qui ont ensuite été conditionnés en bioréacteur durant une semaine. Le processus entraînait une compaction de la matrice extracellulaire et un gain dans la résistance à la traction du matériau. En conclusion, les prothèses vasculaires décellularisées offrent deux avantages majeurs facilitant ainsi les essais précliniques et accélérant leur transfert du laboratoire vers les patients.

Solid-liquid interactions in microscale structures and devices

Liquid-solid interactions become important as dimensions approach mciro/nano-scale. This dissertation focuses on liquid-solid interactions in two distinct applications: capillary driven self-assembly of thin foils into 3D structures, and droplet wetting of hydrophobic micropatterned surfaces. The phenomenon of self-assembly of complex structures is common in biological systems. Examples include self-assembly of proteins into macromolecular structures and self-assembly of lipid bilayer membranes. The principles governing this phenomenon have been applied to induce self-assembly of millimeter scale Si thin films into spherical and other 3D structures, which are then integrated into light-trapping photovoltaic (PV) devices. Motivated by this application, we present a generalized analytical study of the self-folding of thin plates into deterministic 3D shapes, through fluid-solid interactions, to be used as PV devices. This study consists of developing a model using beam theory, which incorporates the two competing components — a capillary force that promotes folding and the bending rigidity of the foil that resists folding into a 3D structure. Through an equivalence argument of thin foils of different geometry, an effective folding parameter, which uniquely characterizes the driving force for folding, has been identified. A criterion for spontaneous folding of an arbitrarily shaped 2D foil, based on the effective folding parameter, is thus established. Measurements from experiments using different materials and predictions from the model match well, validating the assumptions used in the analysis. As an alternative to the mechanics model approach, the minimization of the total free energy is employed to investigate the interactions between a fluid droplet and a flexible thin film. A 2D energy functional is proposed, comprising the surface energy of the fluid, bending energy of the thin film and gravitational energy of the fluid. Through simulations with Surface Evolver, the shapes of the droplet and the thin film at equilibrium are obtained. A critical thin film length necessary for complete enclosure of the fluid droplet, and hence successful self-assembly into a PV device, is determined and compared with the experimental results and mechanics model predictions. The results from the modeling and energy approaches and the experiments are all consistent. Superhydrophobic surfaces, which have unique properties including self-cleaning and water repelling are desired in many applications. One excellent example in nature is the lotus leaf. To fabricate these surfaces, well designed micro/nano- surface structures are often employed. In this research, we fabricate superhydrophobic micropatterned Polydimethylsiloxane (PDMS) surfaces composed of micropillars of various sizes and arrangements by means of soft lithography. Both anisotropic surfaces, consisting of parallel grooves and cylindrical pillars in rectangular lattices, and isotropic surfaces, consisting of cylindrical pillars in square and hexagonal lattices, are considered. A novel technique is proposed to image the contact line (CL) of the droplet on the hydrophobic surface. This technique provides a new approach to distinguish between partial and complete wetting. The contact area between droplet and microtextured surface is then measured for a droplet in the Cassie state, which is a state of partial wetting. The results show that although the droplet is in the Cassie state, the contact area does not necessarily follow Cassie model predictions. Moreover, the CL is not circular, and is affected by the micropatterns, in both isotropic and anisotropic cases. Thus, it is suggested that along with the contact angle — the typical parameter reported in literature quantifying wetting, the size and shape of the contact area should also be presented. This technique is employed to investigate the evolution of the CL on a hydrophobic micropatterned surface in the cases of: a single droplet impacting the micropatterned surface, two droplets coalescing on micropillars, and a receding droplet resting on the micropatterned surface. Another parameter which quantifies hydrophobicity is the contact angle hysteresis (CAH), which indicates the resistance of the surface to the sliding of a droplet with a given volume. The conventional methods of using advancing and receding angles or tilting stage to measure the resistance of the micropatterned surface are indirect, without mentioning the inaccuracy due to the discrete and stepwise motion of the CL on micropillars. A micronewton force sensor is utilized to directly measure the resisting force by dragging a droplet on a microtextured surface. Together with the proposed imaging technique, the evolution of the CL during sliding is also explored. It is found that, at the onset of sliding, the CL behaves as a linear elastic solid with a constant stiffness. Afterwards, the force first increases and then decreases and reaches a steady state, accompanied with periodic oscillations due to regular pinning and depinning of the CL. Both the maximum and steady state forces are primarily dependent on area fractions of the micropatterned surfaces in our experiment. The resisting force is found to be proportional to the number of pillars which pin the CL at the trailing edge, validating the assumption that the resistance mainly arises from the CL pinning at the trailing edge. In each pinning-and-depinning cycle during the steady state, the CL also shows linear elastic behavior but with a lower stiffness. The force variation and energy dissipation involved can also be determined. This novel method of measuring the resistance of the micropatterned surface elucidates the dependence on CL pinning and provides more insight into the mechanisms of CAH.

Développement de matériaux à base de protéines extraites du byssus de la moule bleue Mytilus edulis

Le byssus est un amas de fibres que les moules produisent afin de s’ancrer aux surfaces immergées sous l’eau. Ces fibres sont pourvues de propriétés mécaniques impressionnantes combinant rigidité, élasticité et ténacité élevées. De plus, elles possèdent un comportement d’auto-guérison de leurs propriétés mécaniques en fonction du temps lorsque la contrainte initialement appliquée est retirée. Les propriétés mécaniques de ces fibres sont le résultat de l’agencement hiérarchique de protéines de type copolymère blocs riches en collagène et de la présence de métaux formant des liens sacrificiels réversibles avec certains acides aminés comme les DOPA et les histidines. Bien que cette fibre soit très intéressante pour la production de matériaux grâce à son contenu élevé en collagène potentiellement biocompatible, cette ressource naturelle est traitée comme un déchet par les mytiliculteurs. L’objectif de cette thèse était de valoriser cette fibre en extrayant les protéines pour générer une nouvelle classe de matériaux biomimétiques. Un hydrolysat de protéines de byssus (BPH) riche en acides aminés chargés, i.e. ~30 % mol, et permettant de former des films a pu être généré. Lorsque solubilisé à pH 10.5, le BPH forme un hydrogel contenant des structures en triple hélice de collagène et des feuillets β anti-parallèles intra- et inter-moléculaires. Suite à l’évaporation de l’eau, le film de BPH résultant est insoluble en milieu aqueux à cause des structures secondaires très stables agissant comme points de réticulation effectifs. Les propriétés mécaniques des films de BPH sont modulables en fonction du pH. Au point isoélectrique (pI = 4.5), les interactions électrostatiques entre les charges opposées agissent comme points de réticulation et augmentent la rigidité des films et leur contrainte à la rupture sans affecter la déformation à la rupture. À pH plus élevé ou plus bas que le pI, les performances mécaniques des films sont plus faibles à cause de la répulsion entre les groupements fonctionnels de même charge qui interagissent plutôt avec les molécules d’eau et causent le gonflement de la matrice protéique des films. Le BPH contenant un nombre élevé d’acides aminés chargés et réactifs, nous avons pu réticuler les films de manière covalente à l’aide d’EDC ou de glutaraldéhyde. Les propriétés mécaniques des films sont modulables en fonction de la concentration d’EDC utilisée lors de la réticulation ou en employant du glutaraldéhyde comme agent réticulant. Les films sont à la fois plus rigides et plus forts avec un degré de réticulation élevé, mais perdent leur extensibilité à mesure que les segments libres de s’étirer lors d’une traction deviennent entravés par les points de réticulation. La réticulation augmente également la résistance à la dégradation enzymatique par la collagénase, les films les plus fortement réticulés lui étant pratiquement insensibles. La spectroscopie infrarouge montre enfin que la réticulation entraîne une transition de feuillets β anti-parallèles inter-moléculaires vers des structures de type hélices de collagène/PPII hydratées. Des liens sacrificiels ont été formés dans les films de BPH par traitement au pI et/ou avec différents métaux, i.e. Na+, Ca2+, Fe3+, afin de moduler les propriétés mécaniques statiques et d’évaluer le rôle de ces traitements sur le comportement d’auto-guérison lors de tests mécaniques cycliques avec différents temps de repos. Plus la valence des ions métalliques ajoutés augmente, plus les propriétés mécaniques statiques affichent un module, une contrainte à la rupture et une ténacité élevés sans toutefois affecter la déformation à la rupture, confirmant la formation de liens sacrificiels. Les tests mécaniques cycliques montrent que les traitements au pI ou avec Ca2+ créent des liens sacrificiels ioniques réversibles qui mènent à un processus d’auto-guérison des performances mécaniques dépendant du pH. L’ajout de Fe3+ à différentes concentrations module les performances mécaniques sur un plus large intervalle et la nature plus covalente de son interaction avec les acides aminés permet d’atteindre des valeurs nettement plus élevées que les autres traitements étudiés. Le Fe3+ permet aussi la formation de liens sacrificiels réversibles menant à l’auto-guérison des propriétés mécaniques. Les spectroscopies Raman et infrarouge confirment que le fer crée des liaisons avec plusieurs acides aminés, dont les histidines et les DOPA. Les résultats dans leur ensemble démontrent que les films de BPH sont des hydrogels biomimétiques du byssus qui peuvent être traités ou réticulés de différentes façons afin de moduler leurs performances mécaniques. Ils pourraient ainsi servir de matrices pour des applications potentielles dans le domaine pharmaceutique ou en ingénierie tissulaire.

A self-inducible heterologous protein expression system in Escherichia coli

International audience

Determinação eletroanalítica de ácido salicílico em produto dermatológico com eletrodos de nanotubos de carbono e nanopartículas de óxido de ferro

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Tecnologias Química e Biológica, 2016.

Dual Quorum Quenching Capsules: Disrupting two bacterial communication pathways that lead to virulence

Healthcare Associated Infections (HAIs) in the United States, are estimated to cost nearly $10 billion annually. And, while device-related infections have decreased, the 60% attributed to pneumonia, gastrointestinal pathogens and surgical site infections (SSIs) remain prevalent. Furthermore, these are often complicated by antibacterial resistance that ultimately cause 2 million illnesses and 23,000 deaths in the US annually. Antibacterial resistance is an issue increasing in severity as existing antibiotics are losing effectiveness, and fewer new antibiotics are being developed. As a result, new methods of combating bacterial virulence are required. Modulating communications of bacteria can alter phenotype, such as biofilm formation and toxin production. Disrupting these communications provides a means of controlling virulence without directly interacting with the bacteria of interest, a strategy contrary to traditional antibiotics. Inter- and intra-species bacterial communication is commonly called quorum sensing because the communication molecules have been linked to phenotypic changes based on bacterial population dynamics. By disrupting the communication, a method called ‘quorum quenching’, bacterial phenotype can be altered. Virulence of bacteria is both population and species dependent; each species will secrete different toxic molecules, and total population will affect bacterial phenotype9. Here, the kinase LsrK and lactonase SsoPox were combined to simultaneously disrupt two different communication pathways with direct ties to virulence leading to SSIs, gastrointestinal infection and pneumonia. To deliver these enzymes for site-specific virulence prevention, two naturally occurring polymers were used, chitosan and alginate. Chitosan, from crustacean shells, and alginate, from seaweed, are frequently studied due to their biocompatibility, availability, self-assembly and biodegrading properties and have already been verified in vivo for wound-dressing. In this work, a novel functionalized capsule of quorum quenching enzymes and biocompatible polymers was constructed and demonstrated to have dual-quenching capability. This combination of immobilized enzymes has the potential for preventing biofilm formation and reducing bacterial toxicity in a wide variety of medical and non-medical applications.

Solid state micro and nanopore sensors for single entity detection

A general description of the work presented in this thesis can be divided into three areas of interest: micropore fabrication, nanopore modification, and their applications. The first part of the thesis is related to the novel, reliable, cost-effective, potable, mass-productive, robust, and ease of use micropore flowcell that works based on the RPS technique. Based on our first goal, which was finding an alternate materials and processes that would shorten production times while lowering costs and improving signal quality, the polyimide film was used as a substrate to create precise pores by femtosecond laser, and the resulting current blockades of different sizes of the nanoparticles were recorded. Based on the results, the device can detecting nano-sized particles by changing the current level. The experimental and theoretical investigation, scanning electron microscopy, and focus ion beam were performed to explain the micropore's performance. The second goal was design and fabrication of a leak-free, easy-to-assemble, and portable polymethyl methacrylate flowcell for nanopore experiments. Here, ion current rectification was studied in our nanodevice. We showed a self-assembly-based, controllable, and monitorable in situ Poly(l-lysine)- g-poly(ethylene glycol) coating method under voltage-driven electrolyte flow and electrostatic interaction between nanopore walls and PLL backbones. Using designed nanopore flowcell and in situ monolayer PLL-g-PEG functionalized 20±4 nm SiN nanopores, we observed non-sticky α-1 anti-trypsin protein translocation. additionally, we could show the enhancement of translocation events through this non-sticky nanopore, and also, estimate the volume of the translocated protein. In this study, by comparing the AAT protein translocation results from functionalized and non-functionalized nanopore we demonstrated the 105 times dwell time reduction (31-0.59ms), 25% amplitude enhancement (0.24-0.3 nA), and 15 times event’s number increase (1-15events/s) after functionalization in 1×PBS at physiological pH. Also, the AAT protein volume was measured, close to the calculated AAT protein hydrodynamic volume and previous reports.

Molecular Variations In Aromatic Cosolutes: Critical Role In The Rheology Of Cationic Wormlike Micelles.

Wormlike micelles formed by the addition to cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) of a range of aromatic cosolutes with small molecular variations in their structure were systematically studied. Phenol and derivatives of benzoate and cinnamate were used, and the resulting mixtures were studied by oscillatory, steady-shear rheology, and the microstructure was probed by small-angle neutron scattering. The lengthening of the micelles and their entanglement result in remarkable viscoelastic properties, making rheology a useful tool to assess the effect of structural variations of the cosolutes on wormlike micelle formation. For a fixed concentration of CTAB and cosolute (200 mmol L(-1)), the relaxation time decreases in the following order: phenol > cinnamate> o-hydroxycinnamate > salicylate > o-methoxycinnamate > benzoate > o-methoxybenzoate. The variations in viscoelastic response are rationalized by using Mulliken population analysis to map out the electronic density of the cosolutes and quantify the barrier to rotation of specific groups on the aromatics. We find that the ability of the group attached to the aromatic ring to rotate is crucial in determining the packing of the cosolute at the micellar interface and thus critically impacts the micellar growth and, in turn, the rheological response. These results enable us for the first time to propose design rules for the self-assembly of the surfactants and cosolutes resulting in the formation of wormlike micelles with the cationic surfactant CTAB.

Characterization of thiol-functionalised silica films deposited on electrode surfaces

Thiol-functionalised silica films were deposited on various electrode surfaces (gold, platinum, glassy carbon) by spin-coating sol-gel mixtures in the presence of a surfactant template. Film formation occurred by evaporation induced self-assembly (EISA) involving the hydrolysis and (co)condensation of silane and organosilane precursors on the electrode surface. The characterization of such material was performed by IR spectroscopy, thermogravimetry (TG), elemental analysis (EA), atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM) and cyclic voltammetry (CV).

Segregation and activation of myosin IIB creates a rear in migrating cells

We have found that MLC-dependent activation of myosin IIB in migrating cells is required to form an extended rear, which coincides with increased directional migration. Activated myosin IIB localizes prominently at the cell rear and produces large, stable actin. lament bundles and adhesions, which locally inhibit protrusion and de. ne the morphology of the tail. Myosin IIA forms de novo. laments away from the myosin IIB-enriched center and back to form regions that support protrusion. The positioning and dynamics of myosin IIA and IIB depend on the self-assembly regions in their coiled-coil C terminus. COS7 and B16 melanoma cells lack myosin IIA and IIB, respectively; and show isoform-specific front-back polarity in migrating cells. These studies demonstrate the role of MLC activation and myosin isoforms in creating a cell rear, the segregation of isoforms during. lament assembly and their differential effects on adhesion and protrusion, and a key role for the noncontractile region of the isoforms in determining their localization and function.

Supramolecular polymorphism of DNA in non-cationic L(alpha) lipid phases

The structure of a complex between hydrated DNA and a non-cationic lipid is studied, including its phase diagram. The complex is spontaneously formed by adding DNA fragments (ca. 150 base pairs in length) to non-cationic lipids and water. The self-assembly process often leads to highly ordered structures. The structures were studied by combining X-ray scattering, fluorescence and polarized microscopy, as well as freeze-fracture experiments with transmission electron microscopy. We observe a significant increase of the smectic order as DNA is incorporated into the water layers of the lamellar host phase, and stabilization of single phase domains for large amounts of DNA. The effect of confinement on DNA ordering is investigated by varying the water content, following three dilution lines. A rich polymorphism is found, ranging from weakly correlated DNA-DNA in-plane organizations to highly ordered structures, where transmembrane correlations lead to the formation of columnar rectangular and columnar hexagonal superlattices of nucleotides embedded between lipid lamellae. From these observations, we suggest that addition of DNA to the lamellar phase significantly restricts membrane fluctuations above a certain concentration and helps the formation of the lipoplex. The alteration of membrane steric interactions, together with the appearance of interfacial interactions between membranes and DNA molecules may be a relevant mechanism for the emergence of highly ordered structures in the concentrated regime.

Improvements on ICA mixture models for image pre-processing and segmentation

Today several different unsupervised classification algorithms are commonly used to cluster similar patterns in a data set based only on its statistical properties. Specially in image data applications, self-organizing methods for unsupervised classification have been successfully applied for clustering pixels or group of pixels in order to perform segmentation tasks. The first important contribution of this paper refers to the development of a self-organizing method for data classification, named Enhanced Independent Component Analysis Mixture Model (EICAMM), which was built by proposing some modifications in the Independent Component Analysis Mixture Model (ICAMM). Such improvements were proposed by considering some of the model limitations as well as by analyzing how it should be improved in order to become more efficient. Moreover, a pre-processing methodology was also proposed, which is based on combining the Sparse Code Shrinkage (SCS) for image denoising and the Sobel edge detector. In the experiments of this work, the EICAMM and other self-organizing models were applied for segmenting images in their original and pre-processed versions. A comparative analysis showed satisfactory and competitive image segmentation results obtained by the proposals presented herein. (C) 2008 Published by Elsevier B.V.

A convergent approach for the generation of dendrimers containing the [Ru3O(CH3COO)(6)] electroactive core

We report on a convergent approach for the generation of dendrimers containing the [Ru3O(aC)(6)] electroactive core, of great interest as multielectron transfer catalysts. The proposed strategy is based on the generation of the trimeric complex [(Ru3O(ac)(6)(4-pic)(2)(pz))2-mu(2)-Ru3O(ac)(6)(CH3OH)](3+) (ac = acetate, 4-pic = 4-methylpyridine, pz = pyrazine). In this complex, the labile CH3OH ligand can be displaced by the bridging pyrazine ligand of [Ru3O(ac)(6)(pz)3](0), leading to the self-assembly of the [{[Ru3O(ac)(6)(4-pic)(2)(pz)](2)-mu(2)-Ru3O(ac)(6)(pz)}(3)- mu(3)-Ru3O(ac)(6)](n+) dendrimer containing 30 ruthenium atoms. ((C) Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 69451 Weinheim, Germany, 2008).