Synthesis of medium-chain-length polyhydroxyalkanoates in Arabidopsis thaliana using intermediates of peroxisomal fatty acid β-oxidation

Polyhydroxyalkanoate (PHA) is a family of polymers composed primarily of R-3-hydroxyalkanoic acids. These polymers have properties of biodegradable thermoplastics and elastomers. Medium-chain-length PHAs (MCL-PHAs) are synthesized in bacteria by using intermediates of the β-oxidation of alkanoic acids. To assess the feasibility of producing MCL-PHAs in plants, Arabidopsis thaliana was transformed with the PhaC1 synthase from Pseudomonas aeruginosa modified for peroxisome targeting by addition of the carboxyl 34 amino acids from the Brassica napus isocitrate lyase. Immunocytochemistry demonstrated that the modified PHA synthase was appropriately targeted to leaf-type peroxisomes in light-grown plants and glyoxysomes in dark-grown plants. Plants expressing the PHA synthase accumulated electron-lucent inclusions in the glyoxysomes and leaf-type peroxisomes, as well as in the vacuole. These inclusions were similar to bacterial PHA inclusions. Analysis of plant extracts by GC and mass spectrometry demonstrated the presence of MCL-PHA in transgenic plants to approximately 4 mg per g of dry weight. The plant PHA contained saturated and unsaturated 3-hydroxyalkanoic acids ranging from six to 16 carbons with 41% of the monomers being 3-hydroxyoctanoic acid and 3-hydroxyoctenoic acid. These results indicate that the β-oxidation of plant fatty acids can generate a broad range of R-3-hydroxyacyl-CoA intermediates that can be used to synthesize MCL-PHAs.

Efeito das farinhas de jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.) in natura e extrusada no metabolismo lipídico e parâmetros fermentativos em hamsters e resposta glicêmica em humanos após a extrusão

Introdução: A polpa farinácea do jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.) apresenta alto teor de fibra alimentar, em média 60 g/100 g, que são importantes para a redução do risco e controle de doenças crônicas não transmissíveis (DCNT). A extrusão termoplástica neutraliza aromas intensos, proporciona a formação de amido resistente, aumenta a fibra alimentar solúvel e melhora a textura do produto final. Objetivo: Estudar o efeito das farinhas de jatobá-do-cerrado in natura (FIN) e extrusada (FE) no metabolismo lipídico e parâmetros fermentativos em hamsters, bem como verificar a resposta glicêmica em humanos após a extrusão. Métodos: Processo de extrusão: velocidade de 200 rpm; matriz com 4 mm de diâmetro; taxa de compressão 3:1; alimentação constante de 70 gramas/minuto; temperatura de 150 °C; proporção farinha de jatobá-do-cerrado e amido de milho: 70:30 por cento e umidade a 25 por cento . Foi realizado um experimento animal com hamsters durante 21 dias, em que se analisou alguns parâmetros do metabolismo lipídico e colônico (fermentativos) dos animais, divididos em quatro grupos experimentais, se diferenciando pela dieta. As dietas controle (GC), in natura (GFI) e extrusada (GFE) eram hipercolesterolemizantes (13,5 por cento de gordura de coco e 0,1 por cento de colesterol) e a dieta referência (GR) com óleo de soja como fonte lipídica, não. Todas as dietas apresentavam 15 por cento de fibra alimentar, sendo que as dietas GR e GC tinham como fonte de fibra a celulose, e as dietas GFI e GFE tiveram as próprias fibras como fonte. A resposta glicêmica em humanos foi verificada por meio do ensaio do índice glicêmico e carga glicêmica da FE, com dez voluntários saudáveis que consumiram 25 gramas de carboidratos disponíveis do alimento teste (farinha extrusada) ou do pão branco como alimento controle. Resultados: Não foi observada diferença significativa entre o peso final, ingestão diária média e total, ganho de peso e CEA entre os animais dos quatro grupos. A concentração de triglicerídeos foi menor em 41 por cento e 38 por cento nos animais que receberam as dietas GFI e GFE, em relação aqueles que receberam a dieta GC, assim como também para o colesterol total (55 por cento e 47 por cento ), LDL-c (70 por cento e 53 por cento ) e não-HDL-c (63 por cento e 49 por cento ) séricos, lipídeos totais hepáticos (39 por cento e 45 por cento ) e o peso dos fígados dos animais também foi menor (21 por cento em ambos os grupos). Não houve diferença no colesterol hepático e excretado nas fezes dos animais dos quatro grupos. Os animais do GFE excretaram 57 por cento mais ácidos biliares nas fezes que os animais do GC. Com relação aos parâmetros fermentativos, observou-se maior excreção de fibras (1,24 ± 0,08 e 1,52 ± 0,09 gramas) nos animais dos grupos GR e GC respectivamente, em relação aos do GFI e GFE (0,50 e 0,48 gramas), porém o escore fecal (3,50 ± 0,19 e 3,38 ± 0,18) e o grau de fermentação (54 e 52 por cento ) foi maior nos animais dos grupos GFI e GFE. Houve uma maior produção de AGCC no ceco dos animais dos grupos GFI e GFE (80 e 57,5 µmol/g de ceco respectivamente) e maior diminuição do pH no conteúdo cecal nos animais do grupo GFI (7,49 ± 0,10), em relação ao GC (8,06 ± 0,13). Os ácidos acético e propiônico, estiveram presentes em maior quantidade no ceco dos animais dos grupos GFI (58,5 e 6,1 µmol/g de ceco) e GFE (42,5 e 6,6 µmol/g de ceco) e os animais do GFI produziram mais ácido butírico (15 µmol/g de ceco), em relação aos demais grupos. Quanto à resposta glicêmica da farinha pós extrusão, não houve diferença entre a área de resposta glicêmica da farinha extrusada e do pão branco, o índice glicêmico da farinha extrusada (glicose como controle) foi classificado como moderado, e a carga glicêmica (na porção de 30 gramas), baixa. Conclusão: As FIN e FE favoreceram a redução do colesterol total, LDL-c, não-HDL-c e dos triglicerídeos séricos, além da diminuição do acúmulo de lipídeos hepáticos. Foi observado também aumento expressivo na formação de AGCC e no grau de fermentação. A FE proporcionou um aumento na excreção de ácidos biliares nas fezes e apresentou índice glicêmico moderado e baixa carga glicêmica.

Obtenção e caracterização de amido termoplástico e de suas misturas com polipropileno.

Este trabalho está dividido em: obtenção e caracterização de amido termoplástico (TPS); estudo do envelhecimento do TPS e blendas de PP/TPS. O estudo do TPS, foi realizado utilizando amido de milho, 30% em massa de glicerol e outros componentes que variam entre as amostras. Primeiramente foi realizado um planejamento estatístico para obter a composição ótima de TPS. Foram escolhidos cinco parâmetros de entrada: 2 de composição (umidade e teor de ácido cítrico) e 3 de processamento (temperatura, velocidade dos rotores e tempo), visando obter um TPS com propriedades térmicas e mecânicas superiores. De acordo com os resultados de infravermelho, termogravimetria, microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram escolhidas 2 composições. Estas foram calandradas e confeccionadas para obtenção dos corpos de prova de tração. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram que amostras com teor de ácido cítrico de aproximadamente 2% em massa apresentam os maiores valores de módulo de elasticidade e resistência à tração. Com estes resultados foram realizadas novas composições com outros ácidos carboxílicos: adípico, málico e tartárico e amostras sem ácidos. As curvas de torque indicaram que as amostras sem ácido carboxílico e com ácido adípico perdem água durante o processamento. Analisando os resultados verifica-se que o TPS com os ácidos málico e tartárico apresentam melhores propriedades mecânicas e térmicas. Também foi analisado o envelhecimento, e notou-se que com o tempo as amostras tendem a perder plastificante, modificando suas propriedades mecânicas e sua cristalinidade. Entretanto, durante o intervalo de um ano, as amostras de TPS com ácido málico e tartárico não sofreram perda significativa de plastificante. Por último, foram obtidas blendas de PP reciclado com TPS nas composições 50/50, 60/40 e 70/30 em massa, respectivamente, com e sem adição de ácidos: cítrico, málico e tartárico e anidrido maleico. As amostras foram caracterizadas por FTIR, DRX, reometria capilar, MEV e por teste de resistência à tração. Micrografias obtidas por MEV indicaram que todas as composições estudadas possuem morfologia predominantemente co-contínua. A presença dos ácidos, geralmente, reduz os valores das propriedades mecânicas da blenda de PP com TPS e a adição de PP-g-MA é mais efetiva nas blendas sem adição de ácido. Ao analisar o envelhecimento das blendas com adição de ácidos tartárico e málico, notou-se que as propriedades mecânicas não foram alteradas em função do tempo de estocagem.

Mechanical, thermal and colorimetric properties of LLDPE coloured with a blue nanopigment and conventional blue pigments

Purpose – This research deals with a new kind of nanopigment, obtained from the combination of organic dyes and layered nanoclays, that the authors call nanoclay-colorant pigment (NCP). Whilst they have already been employed in inks and coatings, to date these nanopigments have not been used as pigments for polymers. The existing lack of knowledge surrounding them must be redressed in order to bridge the gap between current academic studies and commercial exploitation. Therefore, the main purpose of this paper is to examine the hitherto unknown aspects of the NCP, which relate specifically to their applicability as a new type of colorant for polymers. Design/methodology/approach – A blue NCP has been prepared at the laboratory according to the patented method of synthesis (patent WO0104216), using methylene blue and montmorillonite nanoclay. It has then been applied to a thermoplastic polymer (linear low-density polyethylene – LLDPE) to obtain a coloured sample. Furthermore, samples with the same polymer but using conventional blue colorants have been prepared under the same processing conditions. The mechanical, thermal and colorimetric properties of these materials have been compared. Findings – The thermal stability of the sample coloured with NCP is reduced to some extent, while the mechanical strength is slightly increased. Moreover, this sample has better colour performance than the conventionally pigmented samples. Originality/value – In this paper, a blue NCP has been synthesised and successfully employed with polyethylene and the obtained sample shows better colour performance than polyethylene with conventional pigments.

Modeling and analysis of a zipping elastomeric actuator

This thesis introduces and analyzes a dielectric elastomer actuator (DEA) working in zipping mode. Electrostatic zipping is a very familiar actuation principle used in silicon micro-electro-mechanical systems. With lower voltage supply, electrostatic zipping can provide great performance for forces and displacements of an elastic membrane. Applying this principle to dielectric elastomers, the softness of the material will provide better compliance compared to silicon materials. After the presentation of an analytical model, this thesis investigates how system geometry and elastomer pre-tensioning affect system response. Results highlight how a proper selection of system parameters makes it possible to improve system regulation and reduce operating voltage requirements. Potential applications of zipping DEAs are for microfluidic control and electro-forming.

Elastomeric materials as shielding components for nuclear reactors : status report /

"Contract No. AT-(40-1)-1309."

Implementation of a bond model, including dilation, for reinforced materials in a finite element analysis /

Cover title.

Elastomeric roofing : a survey /

Issued July 1978.

Joint Army, Navy, Air Force conference on elastomer research and development : proceedings /

Includes bibliographies.

Advances in colloid science,

Vol. II. Scientific progress in the field of rubber and synthetic elastomers, ed. by H. Mark [and] G.S. Whitby.

Proceedings.

Vols. for 1954 issued as National Academy of Science-National Research Council publication 370; 1956, as ONR symposium report.

Exponentially decaying pressure pulse moving with superseismic velocity on the surface of a half space of Von Mises elastoplastic material

Mode of access: Internet.

Estimating the specific heat capacity of starch-water-glycerol systems as a function of temperature and compositions

Increasing interests in the use of starch as biodegradable plastic materials demand, amongst others, accurate information on thermal properties of starch systems particularly in the processing of thermoplastic starch (TPS), where plasticisers (water and glycerol) are added. The specific heat capacity of starch-water-glycerol mixtures was determined within a temperature range of 40-120degreesC. A modulated temperature differential scanning calorimeter (MTDSC) was employed and regression equations were obtained to predict the specific heat capacity as a function of temperature, water and glycerol content for four maize starches of differing amylose content (0 - 85%). Generally, temperature and water content are directly proportional to the specific heat capacity of the systems, but the influence of glycerol content on the thermal property varied according to the starch type.

Segmented polyurethane nanocomposites: Impact of controlled particle size nanofillers on the morphological response to uniaxial deformation

A series of TPU nanocomposites were prepared by incorporating organically modified layered silicates with controlled particle size. To our knowledge, this is the first study into the effects of layered silicate diameter in polymer nanocomposites utilizing the same mineral for each size fraction. The tensile properties of these materials were found to be highly dependent upon the size of the layered silicates. A decrease in disk diameter was associated with a sharp upturn in the stress-strain curve and a pronounced increase in tensile strength. Results from SAXS/SANS experiments showed that the layered silicates did not affect the bulk TPU microphase structure and the morphological response of the host TPU to deformation or promote/hinder strain-induced soft segment crystallization. The improved tensile properties of the nanocomposites containing the smaller nanofillers resulted from the layered silicates aligning in the direction of strain and interacting with the TPU sequences via secondary bonding. This phenomenon contributes predominantly above 400% strain once the microdomain architecture has largely been disassembled. Large tactoids that are unable to align in the strain direction lead to concentrated tensile stresses between the polymer and filler, instead of desirable shear stresses, resulting in void formation and reduced tensile properties. In severe cases, such as that observed for the composite containing the largest silicate, these voids manifest visually as stress whitening.

Thermal stability analysis of organo-silicates, using solid phase microextraction techniques

An analysis of thermal degradation products evolved during the melt processing of organo-layered silicates (OLS) was carried out via the use of a solid phase microextraction (SPME) technique. Two commerical OLSs and one produced in-house were prepared for comparision. The solid phase microextraction technique proved to be a very effective technique for investigating the degradation of the OLS at a specific processing temperature. The results showed that most available OLSs will degrade under typical conditions required for the melt processing of many polymers, including thermoplastic polyurethanes. It is suggested that these degradation products may lead to changes in the structure and properties of the final polymer, particularly in thermoplastic polyurethanes, which seem significantly succeptable to the presence of these products. It is also suggested that many commercially available OLSs are produced in such a way that results in an excess of unbound organic modifier, giving rise to a greater quantity of degradation products. All OLSs where compared and characterised by TGA and GC-MS. (c) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.