Desenvolvimento e avaliação in vitro de um revestimento multifuncional para possível aplicação em implantes ósseos

As fraturas ósseas têm sido consideradas como um problema sócio económico mundial afetando sobretudo os jovens e idosos. No caso de pequenas correções de fraturas ou defeitos ósseos é necessário a aplicação de implantes biodegradáveis que atuem de forma temporária durante o período de formação do novo tecido ósseo. Uma das grandes vantagens da sua aplicação é evitar uma segunda intervenção cirúrgica para a sua remoção. Para isso, o Magnésio (Mg) e as suas ligas têm vindo a ser considerados como uma boa opção para este tipo de implantes temporários pois para além de serem biodegradáveis e biocompatíveis possuem propriedades semelhantes ao osso. No entanto, a sua elevada taxa de degradação em ambiente biológico é uma desvantagem para a sua utilização que conduz à perda da sua funcionalidade. O objetivo deste trabalho foi desenvolver revestimentos multifuncionais biocompatíveis, para a superfície do implante biodegradável, que permitam controlar a taxa de degradação do Mg e em simultâneo promovam a adesão e proliferação celular no local afetado. Neste trabalho, foram desenvolvidos três tipos de revestimentos biocompatíveis: Fosfatos, Fosfatos com nanopartículas de hidroxiapatite e fosfatos com nanopartículas de hidroxiapatite e óxido de grafeno aplicados na superfície da liga de Mg AZ31 através do método de eletrodeposição/eletroforese química. Foi realizado um tratamento térmico e avaliada a sua influência na resposta celular e na sua resistência à degradação. As propriedades físico-químicas do revestimento foram obtidas por microscopia electrónica de varrimento e de transmissão, microscopia de Raman, difração de raios-X e microscopia de força atómica. Foram ainda analisadas medições do ângulo de contacto da superfície dos revestimentos e realizados ensaios de degradação em soluções fisiológicas. A resposta celular aos revestimentos foi testada in vitro através da avaliação da adesão e proliferação de células osteoblásticas (Saos-2). Os resultados obtidos demonstram que o tratamento térmico modifica a estrutura do revestimento e promove a adesão celular. A incorporação do óxido grafeno no revestimento de fosfatos e hidroxiapatite permite aumentar a resistência à degradação e promover uma melhor resposta celular.

The early metallurgy in Southwestern Iberia: metals from the Chalcolithic Settlement of São Pedro (Redondo)

Archaeological excavations carried out in the archaeological site of São Pedro (Southern Portugal) revealed a Chalcolithic settlement occupied in different moments of the 3rd millennium BC. The material culture recovered includes different types of materials, such as ceramics, lithics and metals. The later comprises about 30 artefacts with different typologies such as tools (e.g. awls, chisels and a saw) and weapons (e.g. daggers and arrowheads) mostly belonging to the 2nd and 3rd quarter of the 3rd millennium BC. In the present work the collection of chalcolithic metallic artefacts recovered in São Pedro was characterized. Analytical studies involved micro energy dispersive X-ray fluorescence spectrometry (micro-EDXRF) to determine elemental composition, together with optical microscopy and Vickers microhardness testing for microstructural characterisation and hardness determination. Main results show copper with variable amounts of arsenic and very low content of other impurities, such as iron. Moreover, nearly half of the collection is composed by arsenical copper alloys (As > 2 wt.%) and an association was found between arsenic content and typology since the weapons group (mostly daggers) present higher values than tools (mostly awls). These results suggest some criteria in the selection of arsenic-rich copper ores or smelting products. Furthermore, after casting an artefact would have been hammered, annealed and sometimes, finished with a hammering operation. Additionally, microstructural variations in this collection reveal somewhat different operational conditions during casting, annealing and forging, as expected in such a primitive metallurgy. Moreover the operational sequence seems to be used to achieve the required shape to the object, rather than to intentionally make the alloy harder. Overall, this study suggests that Chalcolithic metallurgists might have a poor control of the addition of arsenic and/or were unable to use this element to increase the hardness of tools and weapons. Finally, the compositions, manufacturing processes and hardness were compared to those from neighbouring regions and different chronological periods.

Avaliação do impacte dos procedimentos de confecção e regeneração na qualidade de produtos cárneos pré-cozinhados congelados

Pretendeu-se com este trabalho fornecer mais informação sobre o efeito que os procedimentos de confecção e de regeneração têm nas características físico químicas e sensoriais de nuggets de frango e panados de peru pré-cozinhados e congelados. Assim, estudaram-se as propriedades físico-químicas e sensoriais de nuggets de frango e panados de peru após regeneração em forno, por fritura e em micro-ondas, em diferentes condições de tempo e de temperatura. Avaliou-se ainda o efeito do arrefecimento entre a fritura e a congelação e da aplicação de coberturas alternativas nas características físico-químicas e sensoriais de nuggets de frango. Comparando o processo de regeneração em forno com o de fritura, ambos nas condições aconselhadas na embalagem, pode concluir-se que da regeneração por fritura resultam produtos com um teor de gordura muito superior quer ao nível da crosta, quer ao nível da massa, um teor em humidade mais reduzido e uma cor muito mais escura. Já no que diz respeito à regeneração em micro-ondas os produtos resultantes apresentam-se húmidos e com ausência de crocância. Das várias condições de regeneração em forno ensaiadas as que mostraram melhores intenções de compra por parte dos provadores foram a regeneração a 220ºC durante 10 minutos, no caso dos nuggets, e 8 minutos a 180 ºC, no caso dos panados de peru. Uma vez que estas não são as condições de regeneração aconselhadas na embalagem (10 minutos a 200 ºC), os resultados obtidos apontam no sentido de poder ser vantajoso trocar a informação da embalagem. Testaram-se cinco novas formulações para a cobertura dos nuggets, com a finalidade de obter produtos com melhor aceitação pelo consumidor. Das formulações testadas, as com gelatina foram aquelas que pareceram mais promissoras tendo em conta a intenção de compra do produto por parte dos provadores. Contudo, o padrão ainda conseguiu ser a amostra com mais intenções de compra positivas pelo que a implementação das novas formulações não parece traduzir uma melhoria significativa no produto. Finalmente, os resultados obtidos apontam no sentido da existência de um tempo de arrefecimento antes da congelação poder ser vantajoso do ponto de vista da crocância, sabor, humidade e, consequentemente, intenção de compra do produto

MÉTODOS SIMPLES DE ARMAZENAMENTO DAS SEMENTES DE ANDIROBA (Carapa guianensisAubl. e Carapa proceraD.C. -Meliaceae).

O estudo objetivou testar procedimentos simples e de ampla aplicação que permitem o armazenamento de sementes recalcitrantes de essências florestais cuja produção de mudas é limitada pela oferta de sementes. Carapa procerae C. guianensissão espécies de interesse econômico cujas sementes perdem sua capacidade germinativa poucos dias após a coleta. Em C. proceratal perda já foi correlacionada com a desidratação das sementes. Foram testados métodos de armazenamento em sacos plásticos, durante 7 meses, em diferentes condições ambientais e em água corrente. Observou-se os teores de umidade no inicio e após os tratamentos. O armazenamento na sombra não teve sucesso, provavelmente devido a destruição da embalagem por insetos, o que causou a perda da viabilidade das sementes por dessecamento. O armazenamento das sementes enterradas no solo também não foi possível, devido a destruição dos sacos pela fauna do solo, o que favoreceu a embebição e consequentemente a germinação das sementes. Sementes de andiroba não suportaram o armazenamento em água corrente e nem em condições de temperaturas baixas (6 °C +/- 4 °C). O armazenamento mostrou manter a viabilidade das sementes em sacos plásticos selados, quando realizado em ambientes com ar-condicionado (25 °C +/- 4 °C e 45 - 60 % de umidade relativa) durante 7 meses.

Conservação de palmito de pupunha em atmosfera modificada1

O mercado do palmito de pupunha (Bactris gasipaes) está expandindo rapidamente no Brasil e diferenciando-se com a inclusão do palmito fresco ou minimamente processado. Devido sua alta perecibilidade, a conservação desse palmito fresco é difícil e requer estudos de conservação em refrigeração aliada à atmosfera modificada. As qualidades sensoriais do palmito fresco foram avaliadas ao longo de sua conservação sob refrigeração, em sacos de polietileno, com e sem absorvente de oxigênio. A textura, crispidez, fibrosidade, umidade, adstringência e irritação permaneceram aceitáveis até os 25 dias, embora altamente variáveis de um dia para o outro, provavelmente devido à variação entre os genótipos em cada embalagem. A cor, aparência, doçura e amargor permaneceram aceitáveis até 14 dias e deterioraram a partir do 18º dia. O amargor aumentou significativamente (p = 0,02) no tratamento com absorvente de oxigênio, especialmente a partir do 18º dia, sendo a principal característica responsável pela rejeição do palmito. O uso do absorvente de oxigênio não aumentou significativamente a vida de prateleira do palmito fresco, embora o polietileno usado possa ter reduzido a eficácia do absorvente.

Monitoring the early stiffness development in epoxy adhesives for structural strengthening

The present work aimed to assess the early-age evolution of E-modulus of epoxy adhesives used for Fibre-Reinforced Polymer (FRP) strengthening applications. The study involved adapting an existing technique devised for continuous monitoring of concrete stiffness since casting, called EMM-ARM (Elasticity Modulus Measurement through Ambient Response Method) for evaluation of epoxy stiffness. Furthermore, monotonic tensile tests according to ISO standards and cyclic tensile tests were carried out at several ages. A comparison between the obtained results was performed in order to better understand the performance of the several techniques in the assessment of stiffness of epoxy resins. When compared to the other methodologies, the method for calculation of E-modulus recommended by ISO standard led to lower values, since in the considered strain interval, the adhesive had a non-linear stress–strain relationship. The EMM-ARM technique revealed its capability in clearly identifying the hardening kinetics of epoxy adhesives, measuring the material stiffness growth during the entire curing period. At very early ages the values of Young׳s modulus obtained with quasi-static tests were lower than the values collected by EMM-ARM, due to the fact that epoxy resin exhibited a significant visco-elastic behaviour.

Comportamento de sementes de Copaifera multijuga durante o armazenamento

O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento de sementes de Copaifera multijuga Hayne, sob diferentes condições de armazenamento visando estabelecer critérios para a conservação desse material por um maior período de tempo. Sementes frescas foram acondicionadas em saco de papel (embalagem permeável) e vidro (embalagem impermeável), e armazenadas em ambiente de laboratório (temperatura média 27ºC e umidade relativa 85%) e câmara fria (temperatura de 8ºC e umidade relativa 55%) durante seis meses. O delineamento adotado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial 2x2x3 (embalagem, ambiente, período), com quatro repetições de 25 sementes. A qualidade das sementes foi avaliada bimestralmente, por meio dos parâmetros: teor de água, germinação, índice de velocidade de emergência e comprimento de plântula. A percentagem de germinação inicial das sementes foi 94% e a umidade 34%. Sementes de Copaifera multijuga tiveram sua viabilidade reduzida para 75% e 45%, em embalagem permeável e impermeável, respectivamente, após dois meses de armazenamento em ambiente de laboratório. A embalagem permeável mostrou-se eficiente na conservação de sementes desta espécie quando mantidas em câmara fria, com percentagem de germinação de 85%, por um período de quatro meses.

Assessment of the performance of steel fibre reinforced self-compacting concrete in elevated slabs

The reinforcement mechanisms at the cross section level assured by fibres bridging the cracks in steel fibre reinforced self-compacting concrete (SFRSCC) can be significantly amplified at structural level when the SFRSCC is applied in structures with high support redundancy, such is the case of elevated slab systems. To evaluate the potentialities of SFRSCC as the fundamental material of elevated slab systems, a ¼ scale SFRSCC prototype of a residential building was designed, built and tested. The extensive experimental program includes material tests for characterizing the relevant properties of SFRSCC, as well as structural tests for assessing the performance of the prototype at serviceability and ultimate limit conditions. Three distinct approaches where adopted to derive the constitutive laws of the SFRSCC in tension that were used in finite element material nonlinear analysis to evaluate the reliability of these approaches in the prediction of the load carrying capacity of the prototype.

Time-dependent flexural behaviour of cracked steel fibre reinforced self-compacting concrete panels

In the present work are described and discussed the results of an extensive experimental program that aims to study the long-term behaviour of cracked steel fibre reinforced self-compacting concrete, SFRSCC, applied in laminar structures. In a first stage, the influence of the initial crack opening level (wcr = 0.3 and 0.5 mm), applied stress level, fibre orientation/dispersion and distance from the casting point, on the flexural creep behaviour of SFRSCC was investigated. Moreover, in order to evaluate the effects of the creep phenomenon on the residual flexural strength, a series of monotonic tests were also executed. It was found that wcr = 0.5 mm series showed a higher creep coefficient comparing to the series with a lower initial crack opening. Furthermore, the creep performance of the SFRSCC was influenced by the orientation of the extracted prismatic specimens regarding the direction of the concrete flow within the cast panel.

Conservação e vigor de sementes de pau-de-balsa (Ochroma pyramidale)

Ochroma pyramidale, Bombacaceae, conhecida popularmente como pau-de-balsa, é utilizada para construção de jangadas, balsas, salva-vidas, bóias, brinquedos e na fabricação de papel e celulose. O objetivo deste estudo foi definir um método de acondicionamento de sementes de O. pyramidale, visando a conservação da viabilidade e vigor destas para sua utilização e comercialização em épocas de baixa produção. Sementes de O. pyramidale foram embaladas em sacos de papel tipo kraft e sacos de plástico (0,10 mm) e armazenadas em ambiente de laboratório (22ºC e 65% U.R.), câmara úmida (5ºC e 86% U.R.) e câmara seca (15ºC e 40% U.R.). A percentagem de germinação, teor de água e vigor das sementes foram avaliados no início e após períodos de armazenamento. Todos os tratamentos testados foram favoráveis para manutenção do vigor das sementes por 120 dias de armazenamento. As melhores condições de armazenamento para manter a viabilidade por até 400 dias foram: sacos de papel (76,5% de germinação) e sacos plásticos (65,5% de germinação) em câmara seca, e sacos plásticos em condições de laboratório (63,5% de germinação).

State of the art and open questions on cathode preparation based on carbon coated lithium iron phosphate

One important component with particular relevance in battery performance is the cathode, being one of the main responsible elements for cell capacity and cycle life. Carbon coated lithium iron phosphate, C-LiFePO4, active material is one of the most promising cathode materials for the next generation of large scale lithium ion battery applications and strong research efforts are being devoted to it, due to its excellent characteristics, including high capacity, ~170 mAh/g, and safety. This review summarizes the main developments on C-LiFePO4 based cathode film preparation and performance. The effect of the binder, conductive additive, relationship between active material-binder-conductive additive and drying step, in the electrode film fabrication and performance is presented and discussed. Finally, after the presentation of the cell types fabricated with C-LiFePO4 active material and their performance, some conclusions and guidelines for further investigations are outlined.

High performance electromechanical actuators based on ionic liquid/poly(vinylidene fluoride)

Due to the increasing need of low voltage actuators, independent from electrochemical processes, electroactive actuators based on poly(vinylidene fluoride) composites with 10, 25 and 40 % of 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, [C2mim] [NTf2], ionic liquid are prepared by solvent casting and melting. We show that the charge structure of [C2mim] [NTf2] induces the complete piezoelectric -phase crystallization of the PVDF within the composite and decreases its crystallinity fraction significantly. [C2mim] [NTf2] also works as a plasticizer of PVDF, reducing the elastic modulus down to 12 % of the initial value. Moreover, the composites show significant displacement and bending under applied voltages of 2, 5 and 10 Vpp. The displacement and bending of the composite membranes are also evaluated as a function of [C2mim] [NTf2] content and sample thickness. Increasing amounts of ionic liquid result in larger deformations independently of the applied voltage.

Poly(vinylidene fluoride-co-chlorotrifluoroethylene) (PVDF-CTFE) lithium-ion battery separator membranes prepared by phase inversion

Separator membranes based on poly(vinylidene fluoride-co-chlorotrifluoroethylene) (PVDF-CTFE) were prepared by solvent casting technique based on its phase diagram in N,Ndimethylformamide (DMF) solvent. The microstructure of the PVDF-CTFE separator membranes depends on the initial position (temperature and concentration) of the solution in the phase diagram of the PVDF-CTFE/DMF system. A porous microstructure is achieved for PVDF-CTFE membranes with solvent evaporation temperature up to 50 ºC for a polymer/solvent relative concentration of 20 wt%. The ionic conductivity of the separator depends on the degree of porosity and electrolyte uptake, the highest room temperature value being 1.5 mS.cm-1 for the sample with 20 wt% of polymer concentration and solvent evaporation temperature at 25 ºC saturated with 1 mol L-1 lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI) in propylene carbonate (PC). This PVDF-CTFE separator membrane in Li/C-LiFePO4 half-cell shows good cyclability and rate capability, showing a discharge value after 50 cycles of 92 mAh.g-1 at 2 C, which is still 55% of the theoretical value. PVDF-CTFE separators are thus excellent candidates for high-power and safety lithium-ion batteries applications.

Phase morphology and crystallinity of poly(vinylidene fluoride)/poly(ethylene oxide) piezoelectric blend membranes

Polymer blends based on poly(vinylidene fluoride), PVDF and poly(ethylene oxide), PEO, with varying compositions have been prepared by solvent casting, the polymer blend films being obtained from solutions in dimethyl formamide at 70ºC. Under these conditions PVDF crystallizes from solution while PEO remains in the molten state. Then, PEO crystallizes from the melt confined by PVDF crystalls during cooling to room temperature. PVDF crystallized from DMF solutions adopt predominantly the electroactive β-phase (85%). Nevertheless when PEO is introduced in the polymer blend the β-phase content decreases slightly to 70%. The piezoelectric coefficient (d33) in pristine PVDF is -5 pC/N and decreases with increasing PEO content in the PVDF/PEO blends. Blend morphology, observed by electron and atomic force microscopy, shows the confinement of PEO between the already formed PVDF crystals. On the other hand the sample contraction when PEO is extracted from the blend with water (which is not a solvent for PVDF) allows proving the co-continuity of both phases in the blend. PEO crystallization kinetics have been characterized by DSC both in isothermal and cooling scans experiments showing important differences in crystalline fraction and crystallization rate with sample composition.

Thermal–mechanical behaviour of chitosan–cellulose derivative thermoreversible hydrogel films

CH, Chitosan; HPMC, (Hydroxypropyl)methyl cellulose; FT, Freeze-thaw; SC, Solvent casting; CH:HPMC (X:Y), pH Z, FT/SC, Chitosan and (hydroxypropyl)methyl cellulose hydrogel, at X and Y proportion (0-100), at Z pH (3.0-4.0) and prepared by freeze-thaw or solvent casting techniques; DSC, Differential scanning calorimetry; MDSC, Temperature modulated Differential scanning calorimetry; Tg, glass transition temperature; ΔH, enthalpy change; TGA, Thermogravimetric Analysis; TG, Thermogravimetry; DTG, Derivative or Differential thermogravimetry; σ, Tensile strength; ε, elongation at break; DMA, Dynamic mechanical analysis; X-Ray, X-radiation, FTIR-ATR, Attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy; SEM, Scanning electron microscopy.