Alkali-free bioactive glasses for bone regeneration

Bioactive glasses and glass-ceramics are a class of third generation biomaterials which elicit a special response on their surface when in contact with biological fluids, leading to strong bonding to living tissues. The purpose of the present study was to develop diopside based alkali-free bioactive glasses in order to achieve good sintering behaviour, high bioactivity, and a dissolution/ degradation rates compatible with the target applications in bone regeneration and tissue engineering. Another aim was to understand the structure-property relationships in the investigated bioactive glasses. In this quest, various glass compositions within the Diopside (CaMgSi2O6) – Fluorapatite (Ca5(PO4)3F) – Tricalcium phosphate (3CaO•P2O5) system have been investigated. All the glasses were prepared by melt-quenching technique and characterized by a wide array of complementary characterization techniques. The glass-ceramics were produced by sintering of glass powders compacts followed by a suitable heat treatment to promote the nucleation and crystallization phenomena. Furthermore, selected parent glass compositions were doped with several functional ions and an attempt to understand their effects on the glass structure, sintering ability and on the in vitro bio-degradation and biomineralization behaviours of the glasses was made. The effects of the same variables on the devitrification (nucleation and crystallization) behaviour of glasses to form bioactive glass-ceramics were also investigated. Some of the glasses exhibited high bio-mineralization rates, expressed by the formation of a surface hydroxyapatite layer within 1–12 h of immersion in a simulated body fluid (SBF) solution. All the glasses showed relatively lower degradation rates in comparison to that of 45S5 Bioglass®. Some of the glasses showed very good in vitro behaviour and the glasses co-doped with zinc and strontium showed an in vitro dose dependent behaviour. The as-designed bioactive glasses and glass–ceramic materials are excellent candidates for applications in bone regeneration and for the fabrication of scaffolds for tissue engineering.

Diopside-fluorapatite-wollastonite based bioactive glasses and glass-ceramics

Bioactive glasses and glass–ceramics are a class of biomaterials which elicit special response on their surface when in contact with biological fluids, leading to strong bonding to living tissue. This particular trait along with good sintering ability and high mechanical strength make them ideal materials for scaffold fabrication. The work presented in this thesis is directed towards understanding the composition-structure-property relationships in potentially bioactive glasses designed in CaOMgOP2O5SiO2F system, in some cases with added Na2O. The main emphasis has been on unearthing the influence of glass composition on molecular structure, sintering ability and bioactivity of phosphosilicate glasses. The parent glass compositions have been designed in the primary crystallization field of the pseudo-ternary system of diopside (CaO•MgO•2SiO2) – fluorapatite (9CaO•3P2O5•CaF2) – wollastonite (CaO•SiO2), followed by studying the impact of compositional variations on the structure-property relationships and sintering ability of these glasses. All the glasses investigated in this work have been synthesized via melt-quenching route and have been characterized for their molecular structure, sintering ability, chemical degradation and bioactivity using wide array of experimental tools and techniques. It has been shown that in all investigated glass compositions the silicate network was mainly dominated by Q2 units while phosphate in all the glasses was found to be coordinated in orthophosphate environment. The glass compositions designed in alkali-free region of diopside – fluorapatite system demonstrated excellent sintering ability and good bioactivity in order to qualify them as potential materials for scaffold fabrication while alkali-rich bioactive glasses not only hinder the densification during sintering but also induce cytotoxicity in vitro, thus, are not ideal candidates for in vitro tissue engineering. One of our bioglass compositions with low sodium content has been tested successfully both in vivo and in preliminary clinical trials. But this work needs to be continued and deepened. The dispersing of fine glass particles in aqueous media or in other suitable solvents, and the study of the most important factors that affect the rheology of the suspensions are essential steps to enable the manufacture of porous structures with tailor-made hierarchical pores by advanced processing techniques such as Robocasting.

Extração e estudo das proteínas da goma da alfarroba com vista à sua clarificação

O objectivo primordial deste trabalho foi efectuar a extracao e o estudo das proteinas da Goma da Alfarroba ou Locust Bean Gum (LBG) com vista a sua clarificacao e purificacao. Para atingir este objectivo em primeiro lugar estudou-se o teor de etanol que se deveria utilizar numa suspensao aquosa de LBG, uma vez que a LBG e um polissacarido que hidrata facilmente com agua e consequentemente origina solucoes altamente viscosas que impossibilitam a realizacao de tecnicas de extracao de proteinas. Para isso estudou-se o comportamento da LBG em suspensoes aquosas com 10% (p/v) de LBG e diferentes concentracoes de etanol, designadamente 10% (v/v), 20% (v/v), 30% (v/v) e 40% (v/v). Com este estudo concluiu-se que seria necessario utilizar uma concentracao de 40% (v/v) de etanol a 96% em cada suspensao de LBG a 10% (p/v) para conseguir evitar a sua hidratacao excessiva. Assim, todas as extracoes neste trabalho foram realizadas de acordo com estas condicoes. Posteriormente com vista a extracao das proteinas da LBG testaram-se diferentes tratamentos, designadamente tratamentos alcalinos, acidos e com detergentes. Segundo a bibliografia consultada para os tratamentos alcalinos, realizaram-se estas extracoes com hidroxido de sodio (NaOH) com concentracoes de 0,025 M, 0,05M, 0,1M e 0,2M. Estes tratamentos foram iniciados com uma concentracao de NaOH a 0,2M, contudo apos analise dos resultados verificou-se que esta originou uma LBG com uma coloracao mais amarela do que a LBG bruta (inicial) apresentava. Sendo a ideia final a clarificacao da goma este nao foi um resultado desejavel e como tal testaram-se concentracoes inferiores de NaOH, acima referidas. No final concluiu-se que todas estas extracoes efetuadas com NaOH originavam uma LBG mais amarela do que a LBG bruta e que assim este nao seria o tratamento mais adequado para o objectivo pretendido. Como tal prosseguiram-se os estudos com um tratamento acido, que atraves de consulta bibliografica se iniciou com acido sulfurico (H2SO4). O tratamento acido iniciou-se com uma concentracao de H2SO4 de 0,1M, testando-se posteriormente tambem uma extracao com H2SO4 com concentracao de 0,05M. No final destas extracoes verificou-se que a LBG obtida em ambas apresentava uma coloracao mais clara do que a LBG bruta, o que representava, numa primeira analise, um bom resultado. Por fim efectuaram-se extracoes solido-liquido com diferentes detergentes, designadamente com Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 65, Tween 80, Tween 85, Triton X-100, Triton X-114 e SDS todos a uma concentracao de 0,1% (v/v) a excepcao do Tween 65 em que foi utilizada uma concentracao de 0,1% (p/v), porque a temperatura ambiente este detergente e solido. No final destas extracoes concluiu-se que na maioria dos casos a LBG apresentava uma coloracao mais clara do que a LBG bruta. Para quantificar as proteinas extraidas atraves de cada um dos tratamentos acima mencionados utilizaram-se dois metodos, o metodo de Bradford para quantificar as proteinas presentes nos sobrenadantes das extracoes e o metodo de Kjeldahl para quantificar as proteinas ainda presentes na LBG apos as extracoes. Analisando os resultados obtidos por estes metodos concluiu-se que a extracao efetuada com Tween 80, em que se efectuou uma lavagem adicional a LBG durante a filtracao com uma solucao de agua destilada e etanol a 40% (v/v), foi a que apresentou melhores resultados. Assim, foi com esta amostra proteica que se prosseguiram os estudos as proteinas. Para realizar os estudos as proteinas extraidas efectuou-se uma eletroforese em SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis) com o intuito de verificar o estado da amostra. Analisando os geles obtidos constatou-se que a amostra se encontrava em boas condicoes. Deste modo realizou-se uma eletroforese bidimensional (2 – D) das proteinas extraidas da LBG. Nesta tecnica, como se desconheciam que tipo de proteinas se encontravam presentes na amostra utilizou-se uma banda de pH para a Focagem Isoelectrica (1a Dimensao) entre 3 e 10 e a separacao por Peso Molecular (2a Dimensao) foi efetuada em SDS-PAGE. Analisando os geles obtidos concluiu-se que a maioria das proteinas presentes nesta amostra apresentam pontos isoelectricos na gama de pH entre 5 e 6 e tem pesos moleculares entre 40 e 60 kDa. Pode-se entao concluir que o objectivo deste trabalho foi apenas parcialmente atingido uma vez que se conseguiu extrair e estudar algumas das caracteristicas das proteinas presentes na LBG, mas nao se alcancou a sua clarificacao.

Análise da logística nos portos de Moçambique e seu Hinterland

Dissertação apresentada ao Instituto Superior de Contabilidade e Administração do Porto para obtenção do Grau de Mestre em Logística Orientada por Maria Teresa Ribeiro Pereira

Aspectos biológico-pesqueros de la Lisa Mugil cephalus L. en el litoral peruano

La lisa Mugil cephalus, es uno de los recursos que sustentan la pesquería artesanal en el Perú; a pesar de su importancia, escasos son los estudios relacionados con su biología. Con el objeto de determinar su biología y pesquería, se analizan las cifras de desembarques de las Estadísticas de la Pesquería Marina (Flores et al., 1994) de los años 1980 a 1992, las cifras de captura por artes de pesca obtenidas por la pesca artesanal en once caletas del litoral peruano entre los años 1986 y 1988, y, para el estudio de los aspectos biológicos, la información de los Laboratorios Costeros del IMARPE: Paita (05°05 ' S), Callao (12°03 'S), Pisco (13°44 'S) e Ilo (17°38.4 'S), periodo 1979 a 1992. La lisa se distribuye en toda la costa del Perú con mayores volúmenes de captura en el norte del país (5° a 7° S); en el sur, los valores suelen ser bajos. En Paita los ejemplares capturados se encontraron por encima de la talla mínima reglamentaria de captura (35 cm), mientras que en Callao, Pisco e Ilo, por debajo de la misma. La longitud media a la cual el 50% de individuos alcanza su primera madurez es 29 cm y 34 cm al primer desove. Los valores de índice gonadosomático (IGS), indican que la lisa desova en primavera-verano. El análisis de la relación peso-longitud separada por sexos en las zonas de Paita, Callao, Pisco e Ilo mostró que las hembras alcanzaron mayores pesos que los machos a la misma longitud. En ambos sexos se evidenció un crecimiento isométrico.

Atlas sedimentológico de la plataforma continental peruana

Presenta un atlas sedimentológico compuesto por un texto explicativo y 19 cartas elaboradas en base a la información obtenida de 726 muestras de sedimento superficial de la plataforma continental peruana y del talud continental, extraídas entre 1976 y 1983 mediante una draga Van Veen de 0,10m2. Incluye la batimetría de la zona estudiada,la ubicación de los puntos de muestreo, la textura y granulometría del sedimento, así como el contenido tanto de carbonatos como de carbono orgánico. Las cartas son más detalladas para la plataforma que para el talud y muestran la predominancia de sedimentos arenosos en la mayor parte de la plataforma continental y del talud superior entre los 6°15' y 10°30' S, y la presencia de arcilla limosa cubriendo todo el talud continental y gran parte de la plataforma al sur de los 10°30' S. En cuanto al carbono orgánico y carbonatos se observa valores muy bajos ( <2% de carbono orgánico y <10% de carbonatos en sedimento) al norte de los 10"30'S y valores altos (>5%- 20% de carbono orgánico y hasta de 30%-50% de carbonatos) al sur de los 10°30'S.

Situación de la población de merluza (Merluccius gayi peruanus) en otoño de 1995 (Cr. BIC SNP-1 9505-06, Evaluación de recurso merluza)

Se efectuó un crucero de evaluación del recurso merluza aplicando la metodología de Área Barrida, para determinar el nivel poblacional y la estructura por tamaños del stock disponible sobre la plataforma. Se estimó una biomasa de 244 mil toneladas con límites de confianza del 28 % para un nivel de significación del 90 %. El stock presentó una estructura por edades con una fuerte presencia de ejemplares de 1, 2 y 3 años de edad que en conjunto representaron más del 80 % de la biomasa. Las mayores concentraciones se presentaron en la subárea O (06"S). Se estima que este nivel poblacional es uno de los más bajos en los últimos años, pero dadas las características de la estructura por edades, se espera un reforzamiento del stock explotable en el corto plazo.

Condiciones oceanográficas del mar peruano desde Callao a Tacna. Crucero BIC SNP-1 9702-03

La temperatura y salinidad en la superficie del mar, fluctuaron entre 15,3°C a 26,5°C y 28,0‰ a 35,4‰ respectivamente; los bajos valores de salinidad (<34,8‰) se ubicaron próximos a la costa, relacionados con la descarga de los ríos. Aguas Subtropicales Subsuperficiales (S‰>35,1), en forma de cuña se pegaron a la costa frente a Matarani y hasta aproximadamente 30 mn frente a San Juan, originando las mayores anomalías positivas del área de estudio (3,6°C a 4,9°C); anomalías negativas sólo se detectaron entre Callao y Pisco, en un rango de 0,7°C y 39,9%.

Medio ambiente y producción primaria frente al área Pimentel - Chimbote

Se presentan en variaciones estacionales y se discuten las interrelaciones entre el medio ambiente y la productividad durante agosto de 1972 - junio 1973 en el área de 06° - 09°S, la cual es un importante centro de afloramiento. Este estudio forma parte de las investigaciones que se realizan en dicha área a través del proyecto OEA/ IMARPE. Las temperaturas en la superficie del mar se desarrollaron por encima del promedio hasta marzo de 1973, restableciéndose las condiciones oceanográficas en abril de ese año. En diciembre se observó un cambio brusco en las condiciones oceanográficas debido a la presencia de las aguas de la región ecuatorial las cuales avanzaron hasta Huarmey (10°S) en forma de una lengua costera con temperaturas de 23 - 25 °C, salinidades de 34.0 - 34.8‰, bajo contenido de nutrientes y pobre productividad, afectando la distribución y/o disponibilidad de la fauna marina. En la superficie del mar se halló la relación P: N: Si promedio de 1: 9.5: 8.3, lo cual hace pensar que los silicatos pueden llegar a ser limitantes en la producción fotosintética. La clorofila "a" lejos de la costa presentó concentraciones bajas y relativamente uniformes con la profundidad, con un promedio de 0.60 ug/L en la columna 0-25 m, mientras que cerca de la costa su distribución vertical fue irregular presentando también valores bajos con relación al promedio del área debido a los efectos del Fenómeno El Niño de 1972-73.

Biología y pesquería del lenguado paralichthys adspersus, con especial referencia al área norte del litorial peruano, departamento de Lambayeque

El lenguado común, Paralichthys adspersus (Steindachner), es una especie que se captura frecuentemente en la pesca artesanal costera y se distribuye latitudinalmente a lo largo del litoral peruano; longitudinalmente puede alejarse hasta la isóbata de 200 m, por influencia del calentamiento de las aguas, sobre todo durante los eventos El Niño. Dado el interés comercial que este lenguado representa se consideró conveniente efectuar un estudio biológico-pesquero, el mismo que se realizó en el Laboratorio IMARPE de San José, durante los años de 1991 a 1997, a base de muestreos realizados en el área de pesca de Lambayeque (6° a 7°20' 5). Se le determinó como pez predador de las especies de peces que comparten su habitat. En las muestras capturadas no se registró el estadía gonadal inmaduro (I). La mayor frecuencia del estadío desovante (VI) ocurre entre los meses de octubre y febrero (primavera-verano), considerada como la época de reproducción. siendo la talla media de desove de 60,4 cm para las hembras y 43,1 cm para los machos. En las muestras no se hallaron peces con edades de 1 y 2 años, posiblemente debido a la selectividad de las redes de pesca. En los machos e registraron tallas menores, con edades hasta de 5 años; y las hembras tuvieron tallas mayores y edades hasta de 9 años. Los parámetros de crecimiento fueron calculados en L = 87,8 cm; P = 9,118 g; K= 0,20 y to = 0,46. Los índices de abundancia relativa, estimados como captura/viaje, por caletas o lugar de desembarque, fueron calculados entre 1 78,1 kg en Puerto Pizarro y O, 9 kg en Parachique y con promedios generales por caleta de 21,8 kg/viaje de pesca, 14,5 kg/ día de pesca y 314 kg/mes-caleta. Para el área de Lambayeque los índices variaron de 70,1 a 31,5 kg/lancha-mes y de 30,8 a 11,8 kg/viaje-mes, para los años 1991-1997, siendo los años de 1996 y 1997 los que presentaron los más bajos índices.

Modelado de la merluza en su ecosistema con interacciones tróficas y forzantes ambientales

Se plantea la hipótesis de que la merluza requiere un manejo basado en el enfoque ecosistémico para su recuperación. El objetivo es realizar simulaciones con un modelo ecotrófico multiespecífico, con dos estadios de merluza, para entender las interacciones tróficas de la merluza con sus presas, competidores y depredadores. Las simulaciones con factores biológicos y ambientales, sugirieron que la reducción poblacional de la merluza se atribuye más a factores biológicos (relaciones tróficas y presión de pesca) que a factores ambientales. En general, las proyecciones de biomasa del modelo sugirieron que el stock de merluza a bajos niveles poblacionales presenta una limitada resiliencia.

Resultados de la pesca exploratoria de 1979/80 y desembarque de cefalópodos pelagicos en el litoral peruano

El trabajo comprende un análisis de los desembarques de "ca amar" y "pota" desde 1964 a 1981 así como de los resultados de la pesca exploratoria de setiembre 1979 a abril 1 980. las principales especies de cafalópados que se comercializan en Perú bajo la nominación de calamares ( y calamaretes) pertenecen a la familia Loliginidae y de potas o jibias a la familia Ommastrephidae. El promedi o anual de desembarque de 1964 a 1971 de calamarés y potas fue de 243 y 313 toneladas respectivamente, de 1972 a 1981 continúa el desembarque regular de calamares pero no el de potas . Las mejores capturas de calamares y potas se producen en otoño durante los meses de mayo y junio y también en el verano durante los meses de enero y febrero . Casi la totalidad de desembarques de calamares se efectúan en el Callao, Huacho, Chimbote, Paita y el 78% de potas se desembarcan en el Callao y caletas aledañas. La pesca exploratoria de cefalópodos pelágicos efectuada principalmente a bordo del B/P japonés Rhyusho Maru Nº 25, de diciembre a abril 1980, cubrió todo el litoral peruano hasta las 500 mill as afuera. Se efectuaron 128 estaciones de pesca con el sistema y equipos especificas para la captura de calamares; se obtuvo una extracción de 18 toneladas de potas que correspondió a la especie oceánica Dosidicus gigas, con un promedi o de 140 kg por noche y amplitud entre 4 y 830 kg por noche de operación. Los niveles de la población de D. gigas durante la exploración estuvieron bajos, sin embargo las mejores concentraciones de esta especie se ubicaron en la zona norte a partir de las 30 millas hacia afuera en los meses de febrero y marzo( 246 y 224 kg/noche), observándose regu­lares focos a 350 millas afuera de Atico (16°10'8) en marzo (202 kg/noche) .

Evaluación del stock norte – centro de la anchoveta peruana (Engraulis ringens Jenyns) por un modelo estadístico estructurado por edades

Se empleó un modelo poblacional estructurado por edades para estimar la abundancia, biomasa, biomasa desovante y el reclutamiento medio del stock norte – centro de la anchoveta peruana entre los años biológicos (octubre a setiembre) 1962-63 y 2007-08. El modelo, basado en un enfoque hacia adelante, fue optimizado minimizando las diferencias de los estimados del modelo y observaciones independientes de biomasa, desembarque y estructuras por edades de los desembarques. Los resultados muestran que han existido tres regímenes de productividad de dicho stock: el primero, entre 1962-63 y 1970-71, con la abundancia, biomasa, biomasa desovante y reclutamiento medio más altos; el segundo, entre 1971- 72 y 1990-91 con los niveles poblacionales más bajos; y el tercero, entre 1991-92 y 2007-08, con niveles intermedios. Parece claro que luego del colapso de las décadas de 1970 y 1980 el stock se ha recuperado de manera significativa aunque sin alcanzar los niveles de la década de 1960. Desde el año 2001-02 la biomasa desovante se ha mantenido por encima de cinco millones de toneladas, y la mortalidad por pesca ha mostrado una tendencia decreciente. Se demostró que el presente modelo estuvo en capacidad de captar la dinámica poblacional del stock norte – centro de la anchoveta validando su utilidad en las evaluaciones y monitoreo de la población de anchoveta.

Efectos del Fenómeno «El Niño» sobre el Fitoplancton

El fenómeno «El Niño» (EN) que se caracteriza por la presencia de aguas de altas temperaturas y salinidades mayores de 35%0 o menos de 34,8%0 , de acuerdo a la masa de agua que ingresa, produce cambios significativos en la comunidad fitoplanctónica tanto en la abundancia, distribución, así como en la composición específica. La biomasa planctónica en la costa peruana normal­ mente es alta, presentando volúmenes promedios ma­ yores de 3 mi m -3, pero cuando se producen alteraciones como el fenómeno EN encontramos los volúmenes promedio bajos, menores que 1 mi m -3 . En cuanto a la distribución, el fitoplancton en épocas normales está constituido principalmente por las diatomeas, las mismas que se distribuyen a lo largo de la costa y en su mayoría hasta las 60 millas, afuera de ella el fitoplancton está representado por los dinotlagela­ dos; mientras que, en épocas consideradas como EN las diatomeas se distribuyen dentro de las 10 millas y los dinotlagelados propios de aguas calientes se acercan generalmente hasta las 10 millas de la costa. La composición del fitoplancton también varía. En años considerados normales la predominancia está dada por diatomeas como : Schroderella delicatula, Thalassionema nitzschioides, Skeletonema costatum, Asterionella japonica y Chaetoceros y los dinotlagela­ dos: Ceratiumfurca, Protoperidinium obtusum, etc. En épocas consideradas anormales se presentan otras especies como : Thalassiosira partheneia, Rhizosolenia temperei, Rh. castracanei, Streptotheca thamensis y Biddulphia sinensis ; dentro de los dinotlagelados : Cera­ tium breve, C. extensum, C. longirostrum, C. trichoceros, Ceratocorys horrida, Ornithocercus magnificus, O. qua­ dratus, O. steinii y Protoperidinium elegans.

Situación de los principales recursos pelágicos en el mar peruano durante el periodo post-Niño 1997-98

Describe los cambios en la distribución, estructura por tamaños y estructura de la biomasa de los principales recursos pelágicos. La biomasa de anchoveta continúa en bajos niveles y su disminución está altamente correlacionada con el incremento de la salinidad y los bajos volúmenes de plancton. Otros recursos mesopelágicos y demersales como, vinciguerria, falso volador, y bagre han incrementado sus biomasas. El porcentaje de juveniles de la mayoría de recursos pesqueros se ha incrementado notablemente, indicándonos que se encuentran en proceso de renovación total de sus poblaciones. Las tallas de anchoveta mostraron un cambio significativo respecto a los cruceros anteriores, con predominio de ejemplares pequeños de talla modal en 6,15 cm, mientras que en sardina, jurel y caballa persiste la incidencia de buenos reclutamientos. En el aspecto reproductivo destaca la continuidad del proceso reproductivo de anchoveta iniciado en otoño de 1998, coincidente con el inicio del periodo post-niño. Se incluyen además algunas notas sobre distribución de cefalópodos.