Instalaciones energéticas en edificios. viabilidad de las pilas de combustible en edificios de viviendas.

[ES]El siguiente proyecto analiza la viabilidad energética y económica que supone la instalación de una tecnología de pilas de combustible como cogeneración en una vivienda unifamiliar en Madrid. Al mismo tiempo, se compara dicha instalación con otra más desarrollada como es la combinación entre una caldera de condensación y la red eléctrica.

Apoptose induzida por estreptococos do grupo B em células epiteliais respiratórias A549

Streptococcus agalactiae, ou Streptococcus do grupo B (GBS), é um importante patógeno oportunista que causa pneumonia, sepse e meningite em recém-nascidos e infecções em adultos imunocomprometidos. O pulmão aparentemente é o portal de entrada para o EGB na corrente sanguínea o que pode evoluir para uma septicemia. Os mecanismos de virulência relevantes envolve a habilidade do EGB em penetrar e sobreviver intracelularmente em células hospedeiras. Neste trabalho, foram analisados os mecanismos moleculares da apoptose epitelial induzida pelo EGB, e a produção de óxido nítrico (NO) e espécies reativas de oxigênio (ROS) em células epiteliais respiratórias A549 durante a infecção por EGB. Todas as amostras de EGB exibiram a capacidade de aderir e invadir células A549. A sobrevivência intracelular do EGB em células A549 ocorreu durante 24 h de incubação sem replicação do patógeno. No entanto, a amsotra 88641-V isolada de vagina não sobreviveu após 0,5 h de interação. O EGB promoveu a perda de viabilidade do epitélio durante a infecção. As alterações morfológicas em células A549 infectadas com o EGB incluem arredondamento celular, condensação nuclear, encolhimento celular e perda de contato célula-célula e célula-substrato. A dupla marcação AV/IP revelou que amostras de EGB sorotipo III induziram apoptose enquanto amostras do sorotipo V induziram morte celular semelhante a necrose em células A549. Caspase-3 foi ativada durante a apoptose induzida por EGB em células epiteliais. No entanto, a ativação de caspases-8 e -9 foi detectada apenas para a amostra 88641-V e as amostras EGB do sorotipo III, respectivamente. Experimentos comparativos de Immunoblotting revelaram que o EGB induziu um aumento da expressão Bim, uma proteína pró-apoptótica e diminuiu a expressão de Bcl-2 e Bcl-xL, proteínas anti-apoptóticas. As células A549 apresentaram perda de potencial de membrana mitocondrial Δψm e co-localização com o Bax. Ensaio de espectrometria de massa identificou a proteína PI-2a, uma proteína estrutural de pili, que exibe atividade carboxipepdidase. Descobrimos que os dois sorotipos (III e V) induziram a produção ROS e NO em células A549. Em conclusão, a apoptose induzida pelo EGB em células A549 é um mecanismo importante de virulência, resultando na destruição de tecidos, escape do sistema imune do hospedeiro com espalhamento bacteriano e, em consequência, a doença invasiva ou uma infecção sistémica.

Recuperação do íon amônio gerado durante a evaporação de lixiviados de aterros utilizando resinas poliméricas de troca iônica

O lixiviado gerado em aterro sanitário possui substâncias de difícil degradação e amônia, que dificulta o tratamento biológico. O tratamento do lixiviado gerado em aterros sanitários requer uma série de processos de elevado custo e, outras técnicas de tratamento têm sido investigadas no intuito de reduzir custos e aumentar a eficiência do tratamento. A evaporação do lixiviado é uma técnica que aproveita o gás de aterro como fonte de calor, e é utilizada na redução do volume a tratar; porém as emissões atmosféricas geradas durante essa evaporação indicam a presença de amônia, o que pode causar impactos negativos em torno do aterro. Desta forma, é importante a realização de estudos que aprimorem esta técnica, para que a evaporação torne-se ambientalmente e economicamente viável. A amônia presente em amostras com pH em torno de 8,0 e temperatura em torno de 25C, está na forma de íon amônio, o que favorece ao processo de troca iônica. A troca iônica é um processo que tem sido estudado por muitos pesquisadores e consiste na troca de um ou mais constituintes de uma fase fluida para a superfície de uma fase sólida (resinas poliméricas). Este trabalho apresenta a eficiência de quatro tipos diferentes de resinas poliméricas: Amberlyst 15 Wet, Lewatit VPOC 1800, Dowex Mac-3 e Purolite MN250 na remoção e posterior, recuperação do íon amônio presente nos vapores condensados da evaporação de lixiviados. A princípio foi investigado a quantidade e o momento em que o amônio é lançado durante o processo de evaporação. Em seguida, caracterizaram-se as resinas quanto à eficiência de remoção, o tempo de contato e a quantidade ideal da resina. Estão apresentadas neste estudo as isotermas de adsorção de Langmuir, Freundlich e Temkin em diferentes temperaturas (298-318 K) e as condições ideais do processo. Os resultados apontaram duas resinas com eficiência de remoção, em torno de 40%, para concentrações acima de 1000 mg dm-3 de amônio, utilizando 0,5 g de resina e um tempo de contato de 20 minutos. Diferentes modelos cinéticos foram aplicados: Pseudo-Primeira Ordem, Pseudo-Segunda Ordem, difusão intrapartícula, Elovich e o modelo cinético de difusão externa e os resultados discutidos. Foi possível tratar Através da condensação dos vapores emitidos durante a evaporação do lixiviado, foi possível tratar foi possível obter uma recuperação em torno de 70% do íon amônio contido no vapor condensado proveniente da evaporação do lixiviado.

Implementação paralela de um código de elementos finitos em 2D para as Equações de Navier-Stokes para fluidos incompressíveis com transporte de escalares.

O estudo do fluxo de água e do transporte escalar em reservatórios hidrelétricos é importante para a determinação da qualidade da água durante as fases iniciais do enchimento e durante a vida útil do reservatório. Neste contexto, um código de elementos finitos paralelo 2D foi implementado para resolver as equações de Navier-Stokes para fluido incompressível acopladas a transporte escalar, utilizando o modelo de programação de troca de mensagens, a fim de realizar simulações em um ambiente de cluster de computadores. A discretização espacial é baseada no elemento MINI, que satisfaz as condições de Babuska-Brezzi (BB), que permite uma formulação mista estável. Todas as estruturas de dados distribuídos necessárias nas diferentes fases do código, como pré-processamento, solução e pós-processamento, foram implementadas usando a biblioteca PETSc. Os sistemas lineares resultantes foram resolvidos usando o método da projeção discreto com fatoração LU por blocos. Para aumentar o desempenho paralelo na solução dos sistemas lineares, foi empregado o método de condensação estática para resolver a velocidade intermediária nos vértices e no centróide do elemento MINI separadamente. Os resultados de desempenho do método de condensação estática com a abordagem da solução do sistema completo foram comparados. Os testes mostraram que o método de condensação estática apresenta melhor desempenho para grandes problemas, às custas de maior uso de memória. O desempenho de outras partes do código também são apresentados.

Preparação e Avaliação da Atividade Catalítica de Polímeros de Condensação de Metilpiridinas e Tereftalaldeído em Reações de Nitroaldol e Cicloadição Heterodipolar [3+2]

Nesse estudo, foram preparadas bases poliméricas derivadas de 2,6-dimetilpiridinas e tereftaladeído utilizando a 2,4,6-trimetilpiridina como agente de reticulação. As resinas foram sintetizadas sob aquecimento convencional e purificadas por precipitação em metanol, apresentando rendimentos variando de 59 a 95%. Os copolímeros produzidos foram caracterizados por análise termogravimétrica (TGA), ressonância nuclear magnética de núcleo de hidrogênio (RMN-1H) e espectroscopia na região do infravermelho com técnica de ATR (FTIR - ATR), além de sua atividade básica. A capacidade catalítica do material produzido foi avaliada em reações nitroaldólicas, do tipo Henry, tanto em aquecimento convencional quanto com o uso de reator de micro-ondas. Não sendo observada atividade catalítica significativa para as resinas testadas, nestas reações. O material polimérico produzido também foi testado como suporte para cobre na catálise de reações de cicloadição heterodipolar do tipo [3+2] com benzilazida e propiolato de etila, para a formação de triazóis, processadas em reator de micro-ondas e sob aquecimento convencional. A reação mostrou-se regiosseletiva e processos de reciclo do catalisador se mostrou eficiente em reações consecutivas

Avaliação da ação antitumoral in vitro da pterocarpanoquinona LQB 118 e estudo de alguns mecanismos de ação

Tem sido descrito que o acúmulo de mutações em proto-oncogenes e genes supressores de tumor contribui para o direcionamento da célula à carcinogênese. Na maioria dos casos de câncer, as células apresentam proliferação descontrolada devido a alterações na expressão e/ou mutações de ciclinas, quinases dependentes de ciclinas e/ou inibidores do ciclo celular. Os tumores sólidos figuram entre o tipo de câncer mais incidente no mundo, sendo a quimioterapia e/ou hormônio-terapia, radioterapia e cirurgia os tratamentos mais indicados para estes tipos de tumores. Entretanto, o tratamento quimioterápico apresenta diversos efeitos colaterais e muitas vezes é ineficaz. Portanto, a busca por novas moléculas capazes de conter a proliferação destas células e com baixa toxicidade para o organismo se faz necessário. Este trabalho teve por objetivo avaliar a ação antitumoral in vitro de um novo composto sintético, a pterocarpanoquinona LQB118, sobre algumas linhagens tumorais humanas de alta prevalência e estudar alguns dos seus mecanismos de ação. As linhagens tumorais estudadas neste trabalho foram os adenocarcinomas de mama (MCF7) e próstata (PC-3), e carcinoma de pulmão (A549). A citotoxicidade foi avaliada pelo ensaio do MTT e a proliferação celular pela contagem de células vivas (exclusão do corante azul de tripan) e análise do ciclo celular (citometria de fluxo). A expressão gênica foi avaliada por RT-PCR e a apoptose foi avaliada por condensação da cromatina (microscopia de fluorescência-DAPI), fragmentação de DNA (eletroforese) e marcação com anexina V (citometria de fluxo). Das linhagens tumorais testadas, a de próstata (PC3) foi a que se mostrou mais sensível ao LQB 118, e em função deste resultado, os demais experimentos foram realizados com esta linhagem tumoral. O efeito citotóxico do LQB 118 se mostrou tempo e concentração dependente. Esta substância inibiu a proliferação celular e prejudicou a progressão do ciclo celular, acumulando células nas fases S e G2/M. Buscando esclarecer os mecanismos desta ação antitumoral, demonstrou-se que o LQB 118 inibe a expressão do mRNA do fator de transcrição c-Myc e das ciclinas D1 e B1, e induz a apoptose de tais células tumorais. Em suma, o LQB 118 é capaz de inibir a proliferação das células tumorais de próstata, alterando a expressão do mRNA de alguns genes reguladores do ciclo celular, resultando em interrupção do ciclo celular e indução de apoptose, indicando este composto como um potencial candidato a futuro medicamento no tratamento do câncer de próstata.

SiO2 coating of silver nanoparticles by photoinduced chemical vapor deposition.

Gas-phase silver nanoparticles were coated with silicon dioxide (SiO2) by photoinduced chemical vapor deposition (photo-CVD). Silver nanoparticles, produced by inert gas condensation, and a SiO2 precursor, tetraethylorthosilicate (TEOS), were exposed to vacuum ultraviolet (VUV) radiation at atmospheric pressure and varying temperatures. The VUV photons dissociate the TEOS precursor, initiating a chemical reaction that forms SiO2 coatings on the particle surfaces. Coating thicknesses were measured for a variety of operation parameters using tandem differential mobility analysis and transmission electron microscopy. The chemical composition of the particle coatings was analyzed using energy dispersive x-ray spectrometry and Fourier transform infrared spectroscopy. The highest purity films were produced at 300-400 degrees C with low flow rates of additional oxygen. The photo-CVD coating technique was shown to effectively coat nanoparticles and limit core particle agglomeration at concentrations up to 10(7) particles cm(-3).

Heat-stress and light-stress induce different cellular pathologies in the symbiotic dinoflagellate during coral bleaching

Coral bleaching is a significant contributor to the worldwide degradation of coral reefs and is indicative of the termination of symbiosis between the coral host and its symbiotic algae (dinoflagellate; Symbiodinium sp. complex), usually by expulsion or xenophagy (symbiophagy) of its dinoflagellates. Herein, we provide evidence that during the earliest stages of environmentally induced bleaching, heat stress and light stress generate distinctly different pathomorphological changes in the chloroplasts, while a combined heat- and light-stress exposure induces both pathomorphologies; suggesting that these stressors act on the dinoflagellate by different mechanisms. Within the first 48 hours of a heat stress (32°C) under low-light conditions, heat stress induced decomposition of thylakoid structures before observation of extensive oxidative damage; thus it is the disorganization of the thylakoids that creates the conditions allowing photo-oxidative-stress. Conversely, during the first 48 hours of a light stress (2007 µmoles m−2 s−1 PAR) at 25°C, condensation or fusion of multiple thylakoid lamellae occurred coincidently with levels of oxidative damage products, implying that photo-oxidative stress causes the structural membrane damage within the chloroplasts. Exposure to combined heat- and light-stresses induced both pathomorphologies, confirming that these stressors acted on the dinoflagellate via different mechanisms. Within 72 hours of exposure to heat and/or light stresses, homeostatic processes (e.g., heat-shock protein and anti-oxidant enzyme response) were evident in the remaining intact dinoflagellates, regardless of the initiating stressor. Understanding the sequence of events during bleaching when triggered by different environmental stressors is important for predicting both severity and consequences of coral bleaching

New (1R,4R)-2-arylidene-p-menthan-3-ones with a bridging ester group in the arylidene fragment. Synthesis and behavior in liquid-crystalline systems

(1R,4R)-2-(4-Hydroxybenzylidene)- and (1R,4R)-2-(4′-hydroxybiphenyl- 4-yl)methylene-p-menthan-3-ones were synthesized by condensation of (-)-menthone with O-tetrahydropyran-2-yl derivatives of 4-hydroxybenzaldehyde and 4′-hydroxy-4-formylbiphenyl, respectively, in a DMSO - base medium followed by the removal of the protective group. The reactions of these hydroxy derivatives with 4-alkylbenzoic, 4-alkyloxybenzoic, trans-4-alkylcyclohexane-4- carboxylic, and 4′-alkylbiphenyl-4-carboxylic acids afforded three series of new chiral esters. Compounds containing the arylidene moiety with three benzene rings were found to exhibit liquid-crystalline properties. The characteristic features of these compounds are discussed based on the results of studies by polarizing microscopy, differential scanning calorimetry, and small-angle X-ray scattering. It was found that the mesomorphic compounds under study can form a smectic A mesophase, twist grain boundary mesophases (TGBA), and blue phases in a wide temperature range. Upon dissolution of certain of chiral compounds in 4′-cyano-4-pentylbiphenyl, a rather high twisting power and the thermal stabilizing effect on mesophases were observed.

Coupled foundation-superstructure analysis and influence of building stiffness on foundation response

This paper proposes a simple method to include superstructure stiffness in foundation analyses. The method involves extracting a small "condensed structural matrix" from finite element models of the superstructure, which can then be incorporated into pile group or piled raft analyses using common approaches such as elastic continuum or load transfer methods. The matrix condensation method directly couples structural and geotechnical analyses, and eliminates the need for iterative analyses between structural and geotechnical engineers. Effectiveness of the approach is illustrated through analyses of several buildings designed with a typical floor plan but with varying heights. The parametric study illustrates that superstructure stiffness can have a significant influence on foundation settlement estimates, and the stiffening effects are dominated by the lower stories of the superstructure. The proposed method aims to bridge the gap between structural and geotechnical analyses. Also, being a computationally simple and accurate approach, it is applicable to parametric or optimization studies that would otherwise involve large amounts of analyses. © 2010 ASCE.

Single-particle probing of edge-state formation in a graphene nanoribbon

We investigate the effect of a perpendicular magnetic field on the single-particle charging spectrum of a graphene quantum dot embedded inline with a nanoribbon. We observe uniform shifts in the single-particle spectrum which coincide with peaks in the magnetoconductance, implicating Landau level condensation and edge state formation as the mechanism underlying magnetic field-enhanced transmission through graphene nanostructures. The experimentally determined ratio of bulk to edge states is supported by single-particle band-structure simulations, while a fourfold beating of the Coulomb blockade transmission amplitude points to many-body interaction effects during Landau level condensation of the ν=0 state. © 2012 American Physical Society.

Ultrashort pulse generation in diode laser devices

The generation of ultrashort optical pulses by semiconductor lasers has been extensively studied for many years. A number of methods, including gain-/Q-switching and different types of mode locking, have been exploited for the generation of picosecond and sub-picosecond pulses [1]. However, the shortest pulses produced by diode lasers are still much longer and weaker than those that are generated by advanced mode-locked solid-state laser systems [2]. On the other hand, an interesting class of devices based on superradiant emission from multiple contact diode laser structures has also been recently reported [3]. Superradiance (SR) is a transient quantum optics phenomenon based on the cooperative radiative recombination of a large number of oscillators, including atoms, molecules, e-h pairs, etc. SR in semiconductors can be used for the study of fundamental properties of e-h ensembles such as photon-mediated pairing, non-equilibrium e-h condensation, BSC-like coherent states and related phenomena. Due to the intrinsic parameters of semiconductor media, SR emission typically results in the generation of a high-power optical pulse or pulse train, where the pulse duration can be much less than 1 ps, under optimised bias conditions. Advantages of this technique over mode locking in semiconductor laser structures include potentially shorter pulsewidths and much larger peak powers. Moreover, the pulse repetition rate of mode-locked pulses is fixed by the cavity round trip time, whereas the repetition rate of SR pulses is controlled by the current bias and can be varied over a wide range. © 2012 IEEE.

Fabrication, densification, and replica molding of 3D carbon nanotube microstructures

The introduction of new materials and processes to microfabrication has, in large part, enabled many important advances in microsystems, labon- a-chip devices, and their applications. In particular, capabilities for cost-effective fabrication of polymer microstructures were transformed by the advent of soft lithography and other micromolding techniques 1,2, and this led a revolution in applications of microfabrication to biomedical engineering and biology. Nevertheless, it remains challenging to fabricate microstructures with well-defined nanoscale surface textures, and to fabricate arbitrary 3D shapes at the micro-scale. Robustness of master molds and maintenance of shape integrity is especially important to achieve high fidelity replication of complex structures and preserving their nanoscale surface texture. The combination of hierarchical textures, and heterogeneous shapes, is a profound challenge to existing microfabrication methods that largely rely upon top-down etching using fixed mask templates. On the other hand, the bottom-up synthesis of nanostructures such as nanotubes and nanowires can offer new capabilities to microfabrication, in particular by taking advantage of the collective self-organization of nanostructures, and local control of their growth behavior with respect to microfabricated patterns. Our goal is to introduce vertically aligned carbon nanotubes (CNTs), which we refer to as CNT "forests", as a new microfabrication material. We present details of a suite of related methods recently developed by our group: fabrication of CNT forest microstructures by thermal CVD from lithographically patterned catalyst thin films; self-directed elastocapillary densification of CNT microstructures; and replica molding of polymer microstructures using CNT composite master molds. In particular, our work shows that self-directed capillary densification ("capillary forming"), which is performed by condensation of a solvent onto the substrate with CNT microstructures, significantly increases the packing density of CNTs. This process enables directed transformation of vertical CNT microstructures into straight, inclined, and twisted shapes, which have robust mechanical properties exceeding those of typical microfabrication polymers. This in turn enables formation of nanocomposite CNT master molds by capillary-driven infiltration of polymers. The replica structures exhibit the anisotropic nanoscale texture of the aligned CNTs, and can have walls with sub-micron thickness and aspect ratios exceeding 50:1. Integration of CNT microstructures in fabrication offers further opportunity to exploit the electrical and thermal properties of CNTs, and diverse capabilities for chemical and biochemical functionalization 3. © 2012 Journal of Visualized Experiments.

Fabrication and electrical integration of robust carbon nanotube micropillars by self-directed elastocapillary densification

Vertically aligned carbon nanotube (CNT) 'forest' microstructures fabricated by chemical vapor deposition (CVD) using patterned catalyst films typically have a low CNT density per unit area. As a result, CNT forests have poor bulk properties and are too fragile for integration with microfabrication processing. We introduce a new self-directed capillary densification method where a liquid is controllably condensed onto and evaporated from the CNT forests. Compared to prior approaches, where the substrate with CNTs is immersed in a liquid, our condensation approach gives significantly more uniform structures and enables precise control of the CNT packing density. We present a set of design rules and parametric studies of CNT micropillar densification by self-directed capillary action, and show that self-directed capillary densification enhances Young's modulus and electrical conductivity of CNT micropillars by more than three orders of magnitude. Owing to the outstanding properties of CNTs, this scalable process will be useful for the integration of CNTs as a functional material in microfabricated devices for mechanical, electrical, thermal and biomedical applications. © 2011 IOP Publishing Ltd.

Morphological and ultrastructural changes in tobacco BY-2 cells exposed to microcystin-RR

Tobacco BY-2 cells were exposed to microcystin-RR (MC-RR) at two concentrations, 60 mu g mL(-1) and 120 mu g mL(-1), to study the changes in morphology and ultrastructure of cells as a result of the exposure. Exposure to the lower concentration for 5 d led to typical apoptotic morphological changes including condensation of nuclear chromatin, creation of a characteristic 'half moon' structure, and cytoplasm shrinkage and decreased cell volume, as revealed through light microscopy. fluorescence microscopy, and transmission electron microscopy, respectively. Exposure to the higher concentration, on the other hand, led to morphological and ultrastructural changes typical of necrosis, such as rupture of the plasma membrane and the nuclear membrane and a marked swelling of cells. The presence of many vacuoles containing unusual deposits points to the involvement of vacuoles in detoxifying MC-RR. Results of the present study indicate that exposure of tobacco BY-2 cells to MC-RR at a lower concentration (60 mu g mL(-1)) results in apoptosis and that to a higher concentration (120 mu g mL(-1)), in necrosis. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.