Resposta adaptativa e efeitos das substâncias oxidantes - K2TeO3, H2O2 e paraquate - na produção de biofilme de amostras de Corynebacterium diphtheriae isolados de origens diversas

A difteria é uma doença imunoprevinível que permanece endêmica em diversas regiões do mundo. Além dos casos de difteria clássica, doenças invasivas como endocardite, osteomielite, pneumonia e infecções relacionadas à cateter, tem acometido indivíduos adultos parcialmente imunizados. A natureza multifatorial dos fatores de virulência que favorecem a formação de biofilme e sobrevivência em macrófagos tem sido evidenciada para o Corynebacterium diphtheriae. Entretanto, escassos são os trabalhos que investigaram a influência de condições ambientais na virulência do patógeno. Uma vez que agentes oxidantes são capazes de gerar radicais livres e levar ao estresse oxidativo que, consequentemente, podem resultar em resposta adaptativa e influenciar na formação do biofilme e na virulência bacteriana, o presente trabalho teve como objetivo geral avaliar os efeitos do peróxido de hidrogênio (H2O2), paraquate e telurito de potássio (K2TeO3) em propriedades biológicas de cepas de C. diphtheriae de origens diversas. Os resultados demonstraram que as amostras de C. diphtheriae apresentaram níveis de resistência ao K2TeO3, H2O2 e paraquate, porém em intensidades variadas e independentes da capacidade de produção da toxina diftérica. Algumas amostras, toxinogênicas ou não, isoladas do trato respiratório superior demonstraram resposta adaptativa para H2O2 passando, portanto, a expressar resistência aumentada após uma prévia exposição ao referido agente oxidante. C. diphtheriae não exibiu respostas adaptativas para o K2TeO3 e paraquate. C. diphtheriae foi capaz de produzir biofilme na superfície de substratos abióticos de natureza hidrofílica (vidro) e hidrofóbica (poliestireno) na presença de agentes oxidantes K2TeO3, H2O2 e paraquate. A presença dos agentes oxidantes influenciou na formação de biofilme de algumas amostras. O paraquate inibiu a produção de biofilme de todas amostras. A amostra TR241 teve a produçao de biofilme inibida na presença dos três agentes oxidantes analisados. Por outro lado, a presença de H2O2 e do K2TeO3 estimulou a produção de biofilme de algumas amostras. Para todas as amostras de C. diphtheriae testadas, independentes das origens, biotipos e da capacidade de produção de toxina diftérica, os ensaios moleculares indicaram a presença de sequências gênicas cromossômicas homólogas, codificadores da proteína DIP 0906 (TeR) e da proteína DIP 1421 (OxyR), envolvidos na resistência ao telurito e na proteção contra o estresse oxidativo, respectivamente. Não foi observada correlação da suscetibilidade e a resposta adaptativa aos agentes oxidantes com as diferentes características bacterianas: origem, sítio de isolamento, produção de toxina diftérica, metabolização de sacarose e produção de biofilme. Em conclusão, o estresse oxidativo foi capaz de influenciar fatores de virulência do C. diphtheriae, como a capacidade de produçao de biofilme, que podem estar contribuindo para a patogenia da difteria clássica assim como de doenças invasivas causadas por cepas atoxinogênicas.

Avaliação da trealose como crioprotetor natural de células-tronco hematopoiéticas de sangue de cordão umbilical e placentário

O sangue do cordão umbilical e placentário (SCUP) tem sido usado como fonte de células-tronco hematopoiéticas (CTH) para reconstituir a função medular (hematopoiese). A maioria das vezes, esta modalidade de transplante requer a criopreservação das CTH, que permanecem congeladas até uma possível utilização futura. Na criopreservação de CTH, o reagente químico dimetilsulfóxido (DMSO) tem sido utilizado como um crioprotetor. No entanto, tem sido provado que DMSO tem efeitos tóxicos para o corpo humano. Muitos organismos na natureza possuem uma capacidade de sobreviver ao congelamento e à desidratação acumulando dissacarídeos, como a trealose e sacarose, por isso a trealose, tem sido investigada como um crioprotetor alternativo para diversos tipos celulares. Outro dano muito comum durante o congelamento é a formação de espécie reativas de oxigênio (ERO) que diminui a viabilidade celular, por isso a adição de bioantioxidantes na solução de criopreservação das células é passo muito importante. Este estudo foi dividido em duas fases na primeira foram avaliados os resultados obtidos com a adição de antioxidantes na solução de criopreservação das células de SCUP e na segunda fase avaliou-se a hipótese que a solução de criopreservação contendo trealose intracelular e extracelular melhora a recuperação e a viabilidade das células-tronco do SCUP, após a criopreservação. SCUP foi processado e submetido à criopreservação em soluções contendo na primeira fase: soluções com diferentes concentrações de DMSO (10%, 5% e 2,5%), assim como as combinações de DMSO (5%, 2,5%) com um dos dissacarídeos (60mmol/L) e ácido ascórbico e/ou catalase (10mg/mL); e na segunda fase: soluções contendo diferentes concentrações de DMSO (10% e 2,5%), assim como as combinações de DMSO (2,5%) com trealose intra (a trealose foi introduzida na célula por meio de lipossomas) e extracelular e soluções contendo trealose intra e extracelular sem DMSO, armazenados por duas semanas em N2L, e descongeladas. As células descongeladas foram avaliadas por citometria de fluxo, pelo ensaio metabólico pelo MTT e de unidades formadoras de colônias (UFC). Na primeira fase do estudo, a catalase, melhorou a preservação das células CD34+ e CD123+, a UFC e a viabilidade celular, em comparação com a solução padrão de criopreservação. Já na segunda fase do estudo, após as análises de todos os testes vimos que a solução que continha trealose intra/extracelular e DMSO mostrou uma capacidade de manutenção da viabilidade/integridade celular superior a todas as outras testadas. A solução que continha trealose intra e extracelular sem DMSO, obteve um resultado comparável com seu controle (2,5%DMSO), porém quando avaliamos a solução que continha apenas trealose intracelular não obtivemos resultados satisfatórios. A catalase pode atuar sobre a redução dos níveis ERO na solução de criopreservação das CTH de SCUP, diminuindo os danos por ele causados e a trealose deve estar presente em ambos os lados das células durante o processo de congelamento. Portanto, em testes clínicos futuros, ela poderá ser um potencial crioprotetor das células-tronco de SCUP, podendo substituir totalmente o DMSO da solução de criopreservação, minimizando com os efeitos colaterais provenientes da infusão de produtos criopreservados nos pacientes.

Estudo da atividade anti-inflamatória e toxicológica em extratos de corais do gênero Tubastraea

O ambiente marinho é um dos ecossistemas mais diversos e complexos em termos de biodiversidade. As condições químicas, físicas e biológicas desse ambiente favorecem a produção de uma variedade de substâncias pela biota, transformando os produtos naturais marinhos em um dos recursos promissores na pesquisa por novos compostos bioativos. O gênero Tubastraea (Scleractinia, Dendrophylliidae) inclui corais ahermatípicos que produzem compostos secundários bioativos em situações de competição. No estado do Rio de Janeiro são encontradas duas espécies invasoras desse gênero, Tubastraea coccinea e Tubastraea tagusensis. A primeira é amplamente distribuída nas águas tropicais do Atlântico e do Pacífico, e a segunda é nativa do leste do pacífico, ambas invasoras no Atlântico Sul. Este trabalho objetiva avaliar as atividades anti-inflamatória, antioxidante e toxicológica de extratos metanólicos de T. coccinea e T. tagusensis. As colônias de Tubastraea foram coletadas na Baía de Ilha Grande, Rio de Janeiro - Brasil e extraídas com metanol. A caracterização química foi realizada através da espectroscopia ultravioleta, visível e de infravermelho. Ação anti-inflamatória foi avaliada pelo modelo in vivo de edema em pata de camundongo induzido por carragenina. Atividade sequestrante de radicais livres foi avaliada pelo método do DPPH. Na avaliação toxicológica utilizamos o ensaio Salmonella/microssoma, na presença e ausência de ativação metabólica exógena, o teste in vitro de micronúcleo com células de macrófagos de rato e o teste de mortalidade com o microcrustáceo Artemia salina. Foi possível a distinção dos grupos químicos presentes nos extratos, com os resultados encontrados sendo corroborados com os presentes na literatura. Os extratos de ambas as espécies apresentaram inibição significativa no edema da pata nas doses testadas, em relação ao veículo. Ambos os extratos demonstraram capacidade pela captura do radical DPPH. Atividades citotóxica e mutagênica na ausência de metabolização exógena não foram observadas para as linhagens TA97, TA98 e TA102 nas duas espécies; para a TA100 o extrato de T. coccinea induziu citotoxidade na concentração de 50 g/placa. Os dois extratos induziram citotoxicidade na presença de metabolização exógena para a cepa TA98, tendo sido detectada também indução de mutagenicidade nesta linhagem para T. coccinea. Os extratos não foram capazes de induzir a formação de micronúcleos e não foram tóxicos para o microcrustáceo A. salina. A resposta inibitória do edema após 2 h da indução indica que os compostos presentes nos extratos atuam na segunda fase da inflamação, possivelmente pela inibição da produção de prostaglandinas. Os resultados sugerem que os extratos das espécies T. coccinea e T. tagusensis apresentam substâncias com potencial uso farmacológico, como agente anti-inflamatório e antioxidante.

Efeito antimutagênico, antigenotóxico, antiobesidade e antioxidante da Ilex paraguariensis (erva-mate)

O extrato aquoso de erva-mate, obtido a partir de folhas secas de Ilex paraguariensis, é uma bebida amplamente consumida na América do Sul. Inicialmente, nosso objetivo foi caracterizar os compostos presentes nas amostras de erva-mate disponíveis no mercado brasileiro (CH: chimarrão; T: chá mate torrado; G: chá mate torrado, comercialmente acondicionado em garrafas ou C: em copos; TS: chá mate torrado solúvel A mutagenicidade, citotoxicidade e antimutagenicidade de todas as amostras também foram avaliadas atavés do Teste de Ames na presença e na ausência de ativação metabólica. Em seguida, analisamos a amostra TS (2,5, 5,0 e 10 mg/mL) quanto a sua atividade antioxidante e antigenotóxica. Além disso, avaliamos também os efeitos da amostra TS sobre a sinalização da leptina e da insulina no hipotálamo e o estresse oxidativo hepático de ratos adultos obesos programados pela superalimentação neonatal (S). Para induzir S, o tamanho da ninhada foi reduzido a três filhotes por lactante e as ninhadas com número padrão de filhotes (dez/lactante) foram utilizadas como controle. Aos 150 dias de vida, as proles S foram subdivididas em: TS - tratados com extrato aquoso de erva-mate (1g/kg de peso corporal/dia, por gavagem) e S - recebendo água por gavagem durante 30 dias. A prole controle (C) também recebeu água nas mesmas condições do grupo S. Em nossos resultados, verificamos a presença de ácido clorogênico, cafeína e teobromina em todas as amostras analisadas. O conteúdo de compostos fenólicos nas infusões estudadas foram CH: 5,140,23; T: 4,330,01; G: 0,930,25; C: 0,800,3 e TS: 8,350,5 mg/ml. Não observamos efeito mutagênico ou citotóxico nas amostras analisadas. Um efeito antimutagênico significativo foi observado para a cepa TA97 (pré-, co- e pós-tratamento), na presença de ativação metabólica, em todas as amostras testadas. A amostra TS também apresentou um efeito antimutagênico significativo para a TA102 (pré-, co-e e pós-tratamento), na presença de ativação metabólica. Na análise exclusiva da amostra TS, observamos uma atividade antioxidante quando utilizado o ensaio de DPPH, apresentando IC50 69,3+3,1 μg/ml. Além disso, a amostra TS apresentou um efeito protetor sobre a quebra do DNA plasmidial induzida por radicais superóxido e hidroxila, de maneira dose dependente. No teste do cometa, detectamos um efeito antigenotóxico induzido pelo TS em cultura primária de células epiteliais de esôfago. Em nossos testes in vivo observamos que os animais TS não desenvolveram sobrepeso, obesidade visceral e hiperfagia. A resistência hipotalâmica à leptina não foi significativamente revertida, porém a resistência à insulina foi minimizada pelo tratamento com TS no grupo programado pela S. No fígado, TS normalizou as atividades das enzimas antioxidantes (SOD, GPx e CAT) e diminuiu os marcadores de estresse oxidativo, MDA e 4-HNE. O tratamento com TS também reduziu o conteúdo de glicogênio e triglicerídios hepáticos. Nossos resultados sugerem que a erva-mate foi capaz de proteger o DNA contra danos oxidativos, aumentou as defesas antioxidantes, melhorou a função hepática em ratos superalimentados na lactação, talvez através da modulação da sinalização hipotalâmica da insulina podendo ser, portanto, uma importante ferramenta para prevenção e tratamento de doenças relacionadas ao estresse oxidativo.

Ensaios de tratabilidade de águas residuárias da indústria de piso de madeira por processos oxidativos avançados: ozônio e UV-C.

A indústria moveleira em geral e de piso de madeira é caracterizada por processos a seco. Em decorrência da limpeza e lavagem de maquinário e superfícies gera águas residuárias em baixos volumes porém altamente contaminadas com substâncias recalcitrantes de difícil tratamento. Com o objetivo de oferecer uma alternativa tecnológica de fácil operação (com uso mínimo de reagentes químicos), capaz de tratar tais águas, reduzir toxicidade e aumentar biodegradabilidade do efluente, viabilizando desta forma uma etapa subsequente de tratamento biológico, o presente trabalho conduziu ensaios de tratabilidade baseados em processos oxidativos avançados com águas residuárias provenientes de lavagens em uma indústria de piso de madeira em Nybro, Suécia, com DQO inicial de aproximadamente 45.000 mg/L e pH de 2,3-2,6. Após tratamento primário in situ com redução de 89% de DQO, os seguintes processos geradores de radicais OH foram testados em escala de laboratório: ozonização sem ajuste de pH (Etapa I); ozonização com ajuste de pH (Etapa II); e ozonização + UV-C com ajuste de pH (Etapa III). Os experimentos foram realizados em semi-batelada, utilizando-se um aparato com dois reatores conectados (de O3 e de UV), entre os quais foi mantido fluxo de recirculação em contracorrente com o gás. Para o desenho experimental, utilizou-se a metodologia de planejamento fatorial do tipo Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) utilizando-se como variáveis independentes, (i) vazão de recirculação entre os reatores (VR) com níveis variando de 0,3 a 3L/min; (ii) concentração de O3 na mistura gasosa injetada ([O3]) ou modo de dosagem cujos níveis variaram de 40 a 115 g/Nm3 e; (iii) pH inicial (Etapas II e III) com níveis que variaram de 3 a 11. A quantidade total de O3 fornecida até o final de cada ensaio foi fixada em 2 gramas de O3 para cada grama de DQO inicial (2:1). A eficiência de cada tratamento foi avaliada em função da redução de DQO, da remoção de COT e do consumo de O3. Para ozonização sem ajuste de pH foram alcançadas reduções de DQO e COT de 65 e 31% respectivamente. No tratamento com ajuste de pH sem UV, foram alcançadas reduções de DQO e COT de 85% e 43% com pHinicial = 7,0 enquanto que no tratamento com UV foi alcançada redução de DQO e COT de 93% e 56% respectivamente, com pHi = 9,38. Os resultados de respirometria com os efluentes dos tratamentos indicaram que a ozonização destas águas em pH baixo pode resultar na geração de subprodutos menos biodegradáveis. Entretanto, tais produtos não são gerados quando a ozonização é realizada em pH mais elevado (7,0), mesmo sem aplicação de UV, com doses de O3:DQOinicial menores que 1:1. O tratamento por ozonização pode, portanto, ser aplicado como uma etapa intermediária de tratamento das águas residuárias em questão, inclusive precedendo o tratamento biológico.

Avaliação estereológica glomerular em rins de ratos após isquemia-reperfusão por clampeamento arteriovenoso e arterial

A técnica de isquemia-reperfusão tem sido utilizada em cirurgias conservadoras do rim como a nefrectomia parcial e em transplantes renais. Para se realizar a isquemia pode-se fazer o bloqueio do fluxo sanguíneo da artéria renal ou o bloqueio simultâneo da artéria e da veia renal. O evento isquêmico acarreta em dano celular ao rim principalmente pelo estresse oxidativo local e a liberação de radicais livres assim como o aumento da resposta inflamatória. Diversos autores verificaram lesão renal após a isquemia-reperfusão, porém, apenas testes funcionais foram realizados até o momento. Os autores que tentaram avaliar a lesão morfológica do rim apenas fizeram a quantificação de escores subjetivos. O nosso objetivo é avaliar por quantificação estereológica o dano causado pela isquemia-reperfusão comparando o clampeamento somente arterial com o clampeamento arteriovenoso. Utilizamos 24 ratos wistar, machos, de quatro meses de idade. Os animais foram divididos em três grupos: o grupo Sham (n=8), o grupo de clampeamento somente da artéria renal (n=8) e o grupo de clampeamento simultâneo da artéria e da veia renal (n=8). Os animais foram submetidos a laparotomia mediana. Os animais do grupo Sham permaneceram os 60 minutos anestesiados mas sem obstrução do fluxo sanguíneo de seus vasos renais. Os animais do grupo de clampeamento arterial foram submetidos à clampeamento de sua arterial renal esquerda por 60 minutos e os animais do grupo de clampeamento arterial e venoso tiveram seus vasos renais esquerdos clampeados simultaneamente e em bloco pelo mesmo tempo. Após os 60 minutos os animais foram suturados e mantidos por 30 dias em caixas próprias sendo mortos por sobredose anestésica após decorrido esse tempo. Os rins foram coletados e mantidos em solução de formalina tamponada e posteriormente processados para análise histológica e estereológica. Foram analisados a densidade volumétrica (Vv) dos glomérulos, o número de glomérulos/mm3(Nv) e o volume glomerular médio (VGM). A Vv e Nv se encontrou reduzida nos rins esquerdos submetidos à isquemia mas foi somente significativa nos animais do grupo de clampeamento arterial e venoso. Mesmo usando o rato como modelo animal experimental, a partir de nossos resultados recomendamos o uso do clampeamento somente arterial nos casos em que mínina lesão ao rim é imperiosa.

Avaliação da indução de lesões no DNA por lasers terapêuticos de baixa potência

Na medicina regenerativa há uma crescente utilização de lasers de baixa intensidade em protocolos terapêuticos para tratamento de doenças em tecidos moles e no tecido ósseo. Lasers emitem feixes de luz com características específicas, nas quais o comprimento de onda, a frequência, potência e modo de missão são propriedades determinantes para as respostas fotofísica, fotoquímica e fotobiológica. Entretanto, sugere-se que lasers de baixa potência induzem a produção de radicais livres, que podem reagir com biomoléculas importantes, como o DNA. Essas reações podem causar lesões e induzir mecanismos de reparo do DNA para preservar a integridade do código genético e homeostase celular. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar lesões no DNA de células do sangue periférico de ratos Wistar e a expressão dos genes ERCC1 e ERCC2 em tecidos biológicos expostos a lasers de baixa intensidade em comprimentos de onda, fluências, potências e modos de emissão utilizados em protocolos terapêuticos. Para tal, amostras de sangue periférico foram expostas ao laser vermelho (660 nm) e infravermelho (808 nm) em diferentes fluências, potências e modos de emissão, e a indução de lesões no DNA foi avaliada através do ensaio cometa. Em outros experimentos, lesões no DNA foram analisadas através do ensaio cometa modificado, utilizando as enzimas de reparo: formamidopirimidina DNA glicosilase (FPG) e endonuclease III. Pele e músculo de ratos Wistar foram expostos aos lasers e amostras desses tecidos foram retiradas para extração de RNA, síntese de cDNA e avaliação da expressão dos genes por PCR quantitativo em tempo real. Os dados obtidos neste estudo sugeriram que a exposição aos lasers induz lesões no DNA dependendo da fluência, potência e modo de emissão, e que essas lesões são alvos da FPG e endonuclease III. A expressão relativa do RNAm de ERCC1 e de ERCC2 foi alterada nos tecidos expostos dependendo do comprimento de onda e fluência utilizada. Os resultados obtidos neste estudo sugerem que danos oxidativos no DNA poderiam ser considerados para segurança do paciente e eficácia terapêutica, bem como alterações na expressão dos genes de reparo do DNA participariam dos efeitos de bioestimulação que justificam as aplicações terapêutica de lasers de baixa potência.

Investigation of extinction in unsteady flames in turbulent combustion by 2D-LIF of OH radials and flamelet analysis

An experimental and theoretical investigation of premixed turbulent combustion in an engine simulator is presented. The distribution of hydroxyl radicals formed in the combustion of propane/air mixtures was visualized by 2D-LIF and used to monitor the progress of the combustion process. For stoichiometric mixtures, images showed a continuous wrinkled flame front, while in lean (λ=1.5) mixtures, local flame extinction was observed as discontinuities in the reaction zone. A bright active reaction zone was still observed in flame inlets and closed concave structures. The effects of self-absorption and of collisional quenching on the fluorescence signal are considered and appear to have only a minor net influence on the shape and width of the flame front. The images are evaluated and interpreted in terms of the Lewis number effect and the laminar flamelet model. Analysis was performed by determining the contour lines of the images (specifically, the ratios of average maximum to equilibrium OH concentration) and comparing with corresponding ratios from unstrained flame simulations. The results show that although the degree of turbulence is not high enough for straining effects to be important, flamelet curvature does play a significant role in the combustion of lean mixtures; this is manifested by a mean effective flame velocity that is less than the laminar burning velocity. © 1991 Combustion Institute.

Frog skins keep redox homeostasis by antioxidant peptides with rapid radical scavenging ability

The question of how amphibians can protect themselves from reactive oxygen species when exposed to the sun in an oxygen-rich atmosphere is important and interesting, not only from an evolutionary viewpoint, but also as a primer for researchers interested in mammalian skin biology, in which such peptide systems for antioxidant defense are not well studied. The identification of an antioxidant peptide named antioxidin-RL from frog (Odorrana livida) skin in this report supports the idea that a peptide antioxidant system may be a widespread antioxidant strategy among amphibian skins. Its ability to eliminate most of the 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid) radical tested within 2 s, which is much faster than the commercial antioxidant factor butylated hydroxytoluene, suggests that it has a potentially large impact on redox homeostasis in amphibian skins. Cys10 is proven to be responsible for its rapid radical scavenging function and tyrosines take part in the binding of antioxidin-RL to radicals according to our nuclear magnetic resonance assay. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Investigation of self excited and acoustically forced combustion instabilities with laser diagnostics

Combustion oscillations in gas turbines can result in serious damage. One method used to predict such oscillations is to analyze the combustor acoustics using a simple linear model. Such a model requires a flame transfer function to describe the response of the heat release to flow perturbations inside the combustor. This paper reports on the application of Planar Laser Induced Fluorescence (PLIF) of OH radicals to analyze the response of a lean premixed flame to oncoming flow perturbations. Both self-excited oscillations and low amplitude forced oscillations at various frequencies are investigated in an atmospheric pressure model combustor rig. In order to visualize fluctuations of local fuel distribution, acetone-PLIF was also applied in non-reacting and acoustically forced flows at oscillation frequencies of 200 Hz and 510 Hz, respectively. OH-PLIF images were acquired over a range of operating parameters. The results presented in this paper originate from data sets acquired at fixed phase angles during the oscillation cycle. Comparative experiments in self excited and forced acoustic oscillations show that the flame and the combustion intensity develop similarly throughout the pressure cycle in both cases. Although the peak fluorescence intensities differ between self excited and the forced instabilities, there is a clear correspondence in the observed frequency and phase information from the two cases. This result encourages a comparison of the OH-PLIF and the acetone-PLIF results. Quantitative measurements of the equivalence ratio in specific areas of the measurement plane offer insight on the complex phenomena coupling acoustic perturbations, i.e. flow velocity fluctuations, to fluctuations in fuel distribution and combustion intensity, ultimately resulting in self excited combustion oscillations.

Low temperature (< 100 °c) deposited P-type cuprous oxide thin films: Importance of controlled oxygen and deposition energy

With the emergence of transparent electronics, there has been considerable advancement in n-type transparent semiconducting oxide (TSO) materials, such as ZnO, InGaZnO, and InSnO. Comparatively, the availability of p-type TSO materials is more scarce and the available materials are less mature. The development of p-type semiconductors is one of the key technologies needed to push transparent electronics and systems to the next frontier, particularly for implementing p-n junctions for solar cells and p-type transistors for complementary logic/circuits applications. Cuprous oxide (Cu2O) is one of the most promising candidates for p-type TSO materials. This paper reports the deposition of Cu2O thin films without substrate heating using a high deposition rate reactive sputtering technique, called high target utilisation sputtering (HiTUS). This technique allows independent control of the remote plasma density and the ion energy, thus providing finer control of the film properties and microstructure as well as reducing film stress. The effect of deposition parameters, including oxygen flow rate, plasma power and target power, on the properties of Cu2O films are reported. It is known from previously published work that the formation of pure Cu2O film is often difficult, due to the more ready formation or co-formation of cupric oxide (CuO). From our investigation, we established two key concurrent criteria needed for attaining Cu2O thin films (as opposed to CuO or mixed phase CuO/Cu2O films). First, the oxygen flow rate must be kept low to avoid over-oxidation of Cu2O to CuO and to ensure a non-oxidised/non-poisoned metallic copper target in the reactive sputtering environment. Secondly, the energy of the sputtered copper species must be kept low as higher reaction energy tends to favour the formation of CuO. The unique design of the HiTUS system enables the provision of a high density of low energy sputtered copper radicals/ions, and when combined with a controlled amount of oxygen, can produce good quality p-type transparent Cu2O films with electrical resistivity ranging from 102 to 104 Ω-cm, hole mobility of 1-10 cm2/V-s, and optical band-gap of 2.0-2.6 eV. These material properties make this low temperature deposited HiTUS Cu 2O film suitable for fabrication of p-type metal oxide thin film transistors. Furthermore, the capability to deposit Cu2O films with low film stress at low temperatures on plastic substrates renders this approach favourable for fabrication of flexible p-n junction solar cells. © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

The response of antioxidant systems in Nostoc sphaeroides against UV-B radiation and the protective effects of exogenous antioxidants

UV radiation is one of many harmful factors found in space that are detrimental to organisms on earth in space exploration. In the present work, we examined the role of antioxidant system in Nostoc sphaeroides Kutz (Cyanobacterium) and the effects of exogenously applied antioxidant molecules on its photosynthetic rate under UV-B radiation. It was found that UV-B radiation promoted the activity of antioxidant system to protect photosystem 11 (PSII) and exogenously applied antioxidant: sodium nitroprusside (SNP) and N-acetylcysteine (NAC) had an obvious protection on PSII activity under UV-B radiation. The activity of superoxide dismutase (SOD, EC 1.15.1.1), catalase (CAT, EC 1.11.1.6), peroxidase (POD, EC 1.11.1.7) and content of NIDA (malondialdehyde) and ASC (ascorbate) were improved by 0.5 mM and 1 mM SNP, but 0.1 mM SNP decreased the activity of antioxidant system. Addition of exogenous NAC decreased the activity of SOD, POD, CAT and the content MDA and ASC. In contrast, exogenously applied NAC increased GSH content. The results suggest that exogenous SNP and NAC may protect algae by different mechanisms: SNP may play double roles as both sources of reactive free radicals as well as ROS scavengers in mediating the protective role of PSII on algae under UV-B radiation. On the other hand, NAC functions as an antioxidant or precursor of glutathione, which could protect PSII directly from UV-B radiation. (c) 2007 COSPAR, Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Free radical scavenging and antioxidant enzymes activation of polysaccharide extract from Nostoc sphaeroides

Nostoc sphaeroides Kuetzing has been used as a traditional medicine in China to treat a variety of ailments. This research identified the antioxidant activities of polysaccharide extract from Nostoc sphaeroides. The extract, which contains 46.2% carbohydrates, exhibited an effective scavenging capability on superoxide radical, hydroxyl radicals in non site-specific as well as site-specific assays, and also performed lipid peroxidation inhibition in a dose-dependent manner. Polysaccharide extract had no 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl radical scavenging potential at all test concentrations. Activities of superoxide dismutase, catalase, and glutathione peroxidase in human embryo kidney 293 cells were increased effectively when Nostoc sphaeroides extract was applied. These results suggested that the use of N. sphaeroides in treating ailments may be based on the antioxidant capacities of polysaccharide composition.

Structure of cryogenic flames at elevated pressures

This paper presents new experimental results on cryogenic jet flames formed by a coaxial injector at a pressure of 70 bar, which approaches the pressures found in rocket engines. This element, fed with liquid oxygen and gaseous hydrogen, is placed in a square combustion chamber equipped with quartz windows. The flame is examined via spectroscopy, OH* emission, and backlighting, the aim being to provide basic information on the flame structure. It is found that some of the OH* emission is absorbed by the OH radicals present in the flame. A detailed examination of this effect is presented, in which it is shown that, for this turbulent flame, the Abel transform gives the position of the intense reaction region, whether or not absorption is signficant. The flame is attached to the oxygen injector, as at low pressure. At high pressure, flame expansion is reduced compared with low pressure and is also less dependent on the momentum flux ratio between the hydrogen and the oxygen streams. An analysis of the relevant Damköhler numbers suggests that this is because the rate of combustion is mainly controlled by large-scale turbulent mixing at high pressure, and it is dominated by jet break-up, atomization, and vaporization at low pressures. Jet break-up is particularly dependent on the momentum flux ratio. Finally, the mean volumetric heat release rates and flame surface density in the experimental facility are estimated.

Photodegradation of 2-naphthol in aqueous solutions in the presence of humic acid and ferric ions

In this work, the photodegradation of the carcinogenic pollutant 2-naphthol in aqueous solution containing Aldrich humic acid (HA) and ferric ions (Fe(III)) under 125 W and 250 W high pressure mercury lamp (HPML, lambda >= 365 nm) irradiation was investigated. The photooxidation efficiencies were dependent on the pH values, light intensities and Fe(III)/HA concentration in the water, with higher efficiency at pHs 3-4, and 50 mu mol l(-1) Fe(III) with 20 mg l(-1) HA under 250 W HPML. The initial rate of photooxidation increases with increasing, the initial concentration of 2-naphthol from 10 mu mol l(-1) to 100 mu mol l(-1), while do not change at 50 and 100 mu mol l(-1). However, higher removal efficiency of 2-naphthol is achieved at its lower initial concentration of 10 mu mol l(-1), and initial rate of photooxidation is 0.193 mu mol l(-1) min(-1). Dissolved oxygen (DO) plays an important role in the system containing Fe(III)-HA complexes in which Fenton and photo-Fenton reactions were enhanced in the environment. Hydroxyl radicals produced in HA solution with or without ferric ions were determined by using benzene as free radical scavenger and phenol as scavenging products proportional to hydroxyl radicals. By using UV-Vis and excited fluorescence spectrum techniques, the main photooxidation products, which have higher absorption in the region of 240-340 nm, were found, and the mechanisms for the oxidative degradation is proposed.