Geological evolution of two crustal scale shear zones. Part I. The Rand thrust complex, northwestern Mojave Desert, California. Part II. The Magdalena metamorphic core complex, north central Sonora, Mexico

The geology and structure of two crustal scale shear zones were studied to understand the partitioning of strain within intracontinental orogenic belts. Movement histories and regional tectonic implications are deduced from observational data. The two widely separated study areas bear the imprint of intense Late Mesozoic through Middle Cenozoic tectonic activity. A regional transition from Late Cretaceous-Early Tertiary plutonism, metamorphism, and shortening strain to Middle Tertiary extension and magmatism is preserved in each area, with contrasting environments and mechanisms. Compressional phases of this tectonic history are better displayed in the Rand Mountains, whereas younger extensional structures dominate rock fabrics in the Magdalena area.

In the northwestern Mojave desert, the Rand Thrust Complex reveals a stack of four distinctive tectonic plates offset along the Garlock Fault. The lowermost plate, Rand Schist, is composed of greenschist facies metagraywacke, metachert, and metabasalt. Rand Schist is structurally overlain by Johannesburg Gneiss (= garnet-amphibolite grade orthogneisses, marbles and quartzites), which in turn is overlain by a Late Cretaceous hornblende-biotite granodiorite. Biotite granite forms the fourth and highest plate. Initial assembly of the tectonic stack involved a Late Cretaceous? south or southwest vergent overthrusting event in which Johannesburg Gneiss was imbricated and attenuated between Rand Schist and hornblende-biotite granodiorite. Thrusting postdated metamorphism and deformation of the lower two plates in separate environments. A post-kinematic stock, the Late Cretaceous Randsburg Granodiorite, intrudes deep levels of the complex and contains xenoliths of both Rand Schist and mylonitized Johannesburg? gneiss. Minimum shortening implied by the map patterns is 20 kilometers.

Some low angle faults of the Rand Thrust Complex formed or were reactivated between Late Cretaceous and Early Miocene time. South-southwest directed mylonites derived from Johannesburg Gneiss are commonly overprinted by less penetrative north-northeast vergent structures. Available kinematic information at shallower structural levels indicates that late disturbance(s) culminated in northward transport of the uppermost plate. Persistence of brittle fabrics along certain structural horizons suggests a possible association of late movement(s) with regionally known detachment faults. The four plates were juxtaposed and significant intraplate movements had ceased prior to Early Miocene emplacement of rhyolite porphyry dikes.

In the Magdalena region of north central Sonora, components of a pre-Middle Cretaceous stratigraphy are used as strain markers in tracking the evolution of a long lived orogenic belt. Important elements of the tectonic history include: (1) Compression during the Late Cretaceous and Early Tertiary, accompanied by plutonism, metamorphism, and ductile strain at depth, and thrust driven? syntectonic sedimentation at the surface. (2) Middle Tertiary transition to crustal extension, initially recorded by intrusion of leucogranites, inflation of the previously shortened middle and upper crustal section, and surface volcanism. (3) Gravity induced development of a normal sense ductile shear zone at mid crustal levels, with eventual detachment and southwestward displacement of the upper crustal stratigraphy by Early Miocene time.

Elucidation of the metamorphic core complex evolution just described was facilitated by fortuitous preservation of a unique assemblage of rocks and structures. The "type" stratigraphy utilized for regional correlation and strain analysis includes a Jurassic volcanic arc assemblage overlain by an Upper Jurassic-Lower Cretaceous quartz pebble conglomerate, in turn overlain by marine strata with fossiliferous Aptian-Albian limestones. The Jurassic strata, comprised of (a) rhyolite porphyries interstratified with quartz arenites, (b) rhyolite cobble conglomerate, and (c) intrusive granite porphyries, are known to rest on Precambrian basement north and east of the study area. The quartz pebble conglomerate is correlated with the Glance Conglomerate of southeastern Arizona and northeastern Sonora. The marine sequence represents part of an isolated arm? of the Bisbee Basin.

Crosscutting structural relationships between the pre-Middle Cretaceous supracrustal section, younger plutons, and deformational fabrics allow the tectonic sequence to be determined. Earliest phases of a Late Cretaceous-Early Tertiary orogeny are marked by emplacement of the 78 ± 3 Ma Guacomea Granodiorite (U/Pb zircon, Anderson et al., 1980) as a sill into deep levels of the layered Jurassic series. Subsequent regional metamorphism and ductile strain is recorded by a penetrative schistosity and lineation, and east-west trending folds. These fabrics are intruded by post-kinematic Early Tertiary? two mica granites. At shallower crustal levels, the orogeny is represented by north directed thrust faulting, formation of a large intermontane basin, and development of a pronounced unconformity. A second important phase of ductile strain followed Middle Tertiary? emplacement of leucogranites as sills and northwest trending dikes into intermediate levels of the deformed section (surficial volcanism was also active during this transitional period to regional extension). Gravitational instabilities resulting from crustal swelling via intrusion and thermal expansion led to development of a ductile shear zone within the stratigraphic horizon occupied by a laterally extensive leucogranite sill. With continued extension, upper crustal brittle normal faults (detachment faults) enhanced the uplift and tectonic denudation of this mylonite zone, ultimately resulting in southwestward displacement of the upper crustal stratigraphy.

Strains associated with the two ductile deformation events have been successfully partitioned through a multifaceted analysis. R_f/Ø measurements on various markers from the "type" stratigraphy allow a gradient representing cumulative strain since Middle Cretaceous time to be determined. From this gradient, noncoaxial strains accrued since emplacement of the leucogranites may be removed. Irrotational components of the postleucogranite strain are measured from quartz grain shapes in deformed granites; rotational components (shear strains) are determined from S-C fabrics and from restoration of rotated dike and vein networks. Structural observations and strain data are compatable with a deformation path of: (1) coaxial strain (pure shear?), followed by (2) injection of leucogranites as dikes (perpendicular to the minimum principle stress) and sills (parallel to the minimum principle stress), then (3) southwest directed simple shear. Modeling the late strain gradient as a simple shear zone permits a minimum displacement of 10 kilometers on the Magdalena mylonite zone/detachment fault system. Removal of the Middle Tertiary noncoaxial strains yields a residual (or pre-existing) strain gradient representative of the Late Cretaceous-Early Tertiary deformation. Several partially destrained cross sections, restored to the time of leucogranite emplacement, illustrate the idea that the upper plate of the core complex bas been detached from a region of significant topographic relief. 50% to 100% bulk extension across a 50 kilometer wide corridor is demonstrated.

Late Cenozoic tectonics of the Magdalena region are dominated by Basin and Range style faulting. Northeast and north-northwest trending high angle normal faults have interacted to extend the crust in an east-west direction. Net extension for this period is minor (10% to 15%) in comparison to the Middle Tertiary detachment related extensional episode.

Effects of self energy of the ions on the double layer structure and properties at the dielectric interface

Although numerous theoretical efforts have been put forth, a systematic, unified and predictive theoretical framework that is able to capture all the essential physics of the interfacial behaviors of ions, such as the Hofmeister series effect, Jones-Ray effect and the salt effect on the bubble coalescence remain an outstanding challenge. The most common approach to treating electrostatic interactions in the presence of salt ions is the Poisson-Boltzmann (PB) theory. However, there are many systems for which the PB theory fails to offer even a qualitative explanation of the behavior, especially for ions distributed in the vicinity of an interface with dielectric contrast between the two media (like the water-vapor/oil interface). A key factor missing in the PB theory is the self energy of the ion.

In this thesis, we develop a self-consistent theory that treats the electrostatic self energy (including both the short-range Born solvation energy and the long-range image charge interactions), the nonelectrostatic contribution of the self energy, the ion-ion correlation and the screening effect systematically in a single framework. By assuming a finite charge spread of the ion instead of using the point-charge model, the self energy obtained by our theory is free of the divergence problems and gives a continuous self energy across the interface. This continuous feature allows ions on the water side and the vapor/oil side of the interface to be treated in a unified framework. The theory involves a minimum set of parameters of the ion, such as the valency, radius, polarizability of the ions, and the dielectric constants of the medium, that are both intrinsic and readily available. The general theory is first applied to study the thermodynamic property of the bulk electrolyte solution, which shows good agreement with the experiment result for predicting the activity coefficient and osmotic coefficient.

Next, we address the effect of local Born solvation energy on the bulk thermodynamics and interfacial properties of electrolyte solution mixtures. We show that difference in the solvation energy between the cations and anions naturally gives rise to local charge separation near the interface, and a finite Galvani potential between two coexisting solutions. The miscibility of the mixture can either increases or decreases depending on the competition between the solvation energy and translation entropy of the ions. The interfacial tension shows a non-monotonic dependence on the salt concentration: it increases linearly with the salt concentration at higher concentrations, and decreases approximately as the square root of the salt concentration for dilute solutions, which is in agreement with the Jones-Ray effect observed in experiment.

Next, we investigate the image effects on the double layer structure and interfacial properties near a single charged plate. We show that the image charge repulsion creates a depletion boundary layer that cannot be captured by a regular perturbation approach. The correct weak-coupling theory must include the self-energy of the ion due to the image charge interaction. The image force qualitatively alters the double layer structure and properties, and gives rise to many non-PB effects, such as nonmonotonic dependence of the surface energy on concentration and charge inversion. The image charge effect is then studied for electrolyte solutions between two plates. For two neutral plates, we show that depletion of the salt ions by the image charge repulsion results in short-range attractive and long-range repulsive forces. If cations and anions are of different valency, the asymmetric depletion leads to the formation of an induced electrical double layer. For two charged plates, the competition between the surface charge and the image charge effect can give rise to like- charge attraction.

Then, we study the inhomogeneous screening effect near the dielectric interface due to the anisotropic and nonuniform ion distribution. We show that the double layer structure and interfacial properties is drastically affected by the inhomogeneous screening if the bulk Debye screening length is comparable or smaller than the Bjerrum length. The width of the depletion layer is characterized by the Bjerrum length, independent of the salt concentration. We predict that the negative adsorption of ions at the interface increases linearly with the salt concentration, which cannot be captured by either the bulk screening approximation or the WKB approximation. For asymmetric salt, the inhomogeneous screening enhances the charge separation in the induced double layer and significantly increases the value of the surface potential.

Finally, to account for the ion specificity, we study the self energy of a single ion across the dielectric interface. The ion is considered to be polarizable: its charge distribution can be self-adjusted to the local dielectric environment to minimize the self energy. Using intrinsic parameters of the ions, such as the valency, radius, and polarizability, we predict the specific ion effect on the interfacial affinity of halogen anions at the water/air interface, and the strong adsorption of hydrophobic ions at the water/oil interface, in agreement with experiments and atomistic simulations.

The theory developed in this work represents the most systematic theoretical technique for weak-coupling electrolytes. We expect the theory to be more useful for studying a wide range of structural and dynamic properties in physicochemical, colloidal, soft-matter and biophysical systems.

Structural and Biophysical Characterization of Variants of the Mechanosensitive Channel of Large Conductance (MSCL)

The ability to sense mechanical force is vital to all organisms to interact with and respond to stimuli in their environment. Mechanosensation is critical to many physiological functions such as the senses of hearing and touch in animals, gravitropism in plants and osmoregulation in bacteria. Of these processes, the best understood at the molecular level involve bacterial mechanosensitive channels. Under hypo-osmotic stress, bacteria are able to alleviate turgor pressure through mechanosensitive channels that gate directly in response to tension in the membrane lipid bilayer. A key participant in this response is the mechanosensitive channel of large conductance (MscL), a non-selective channel with a high conductance of ~3 nS that gates at tensions close to the membrane lytic tension.

It has been appreciated since the original discovery by C. Kung that the small subunit size (~130 to 160 residues) and the high conductance necessitate that MscL forms a homo-oligomeric channel. Over the past 20 years of study, the proposed oligomeric state of MscL has ranged from monomer to hexamer. Oligomeric state has been shown to vary between MscL homologues and is influenced by lipid/detergent environment. In this thesis, we report the creation of a chimera library to systematically survey the correlation between MscL sequence and oligomeric state to identify the sequence determinants of oligomeric state. Our results demonstrate that although there is no combination of sequences uniquely associated with a given oligomeric state (or mixture of oligomeric states), there are significant correlations. In the quest to characterize the oligomeric state of MscL, an exciting discovery was made about the dynamic nature of the MscL complex. We found that in detergent solution, under mild heating conditions (37 °C – 60 °C), subunits of MscL can exchange between complexes, and the dynamics of this process are sensitive to the protein sequence.

Extensive efforts were made to produce high diffraction quality crystals of MscL for the determination of a high resolution X-ray crystal structure of a full length channel. The surface entropy reduction strategy was applied to the design of S. aureus MscL variants and while the strategy appears to have improved the crystallizability of S. aureus MscL, unfortunately the diffraction qualities of these crystals were not significantly improved. MscL chimeras were also screened for crystallization in various solubilization detergents, but also failed to yield high quality crystals.

MscL is a fascinating protein and continues to serve as a model system for the study of the structural and functional properties of mechanosensitive channels. Further characterization of the MscL chimera library will offer more insight into the characteristics of the channel. Of particular interest are the functional characterization of the chimeras and the exploration of the physiological relevance of intercomplex subunit exchange.

Constraining the interpretation of 2-methylhopanoids through genetic and phylogenetic methods

Hopanoids are a class of sterol-like lipids produced by select bacteria. Their preservation in the rock record for billions of years as fossilized hopanes lends them geological significance. Much of the structural diversity present in this class of molecules, which likely underpins important biological functions, is lost during fossilization. Yet, one type of modification that persists during preservation is methylation at C-2. The resulting 2-methylhopanoids are prominent molecular fossils and have an intriguing pattern over time, exhibiting increases in abundance associated with Ocean Anoxic Events during the Phanerozoic. This thesis uses diverse methods to address what the presence of 2-methylhopanes tells us about the microbial life and environmental conditions of their ancient depositional settings. Through an environmental survey of hpnP, the gene encoding the C-2 hopanoid methylase, we found that many different taxa are capable of producing 2-methylhopanoids in more diverse modern environments than expected. This study also revealed that hpnP is significantly overrepresented in organisms that are plant symbionts, in environments associated with plants, and with metabolisms that support plant-microbe interactions; collectively, these correlations provide a clue about the biological importance of 2-methylhopanoids. Phylogenetic reconstruction of the evolutionary history of hpnP revealed that 2-methylhopanoid production arose in the Alphaproteobacteria, indicating that the origin of these molecules is younger than originally thought. Additionally, we took genetic approach to understand the role of 2-methylhopanoids in Cyanobacteria using the filamentous symbiotic Nostoc punctiforme. We found that hopanoids likely aid in rigidifying the cell membrane but do not appear to provide resistance to osmotic or outer membrane stressors, as has been shown in other organisms. The work presented in this thesis supports previous findings that 2-methylhopanoids are not biomarkers for oxygenic photosynthesis and provides new insights by defining their distribution in modern environments, identifying their evolutionary origin, and investigating their role in Cyanobacteria. These efforts in modern settings aid the formation of a robust interpretation of 2-methylhopanes in the rock record.

Preparação e avaliação biocida de compósitos à base de resinas reticuladas contendo nanopartículas de prata

Neste trabalho, foram utilizadas três resinas reticuladas comerciais de troca iônica e caráter ácido à base de estireno e divinilbenzeno: AmberliteGT73 da Rohm and Haas Co. com grupo tiol, Lewatit VPOC1800 da Bayer Co. com grupo sulfônico e Amberlyst 15WET da Rohm and Haas Co. também com grupo sulfônico. As citadas resinas comerciais foram escolhidas por apresentarem grande capacidade de troca iônica, estabilidade e grupos funcionais de interesse para a introdução de íons Ag+. As resinas foram tratadas com ácido clorídrico para garantir as formas ácidas de seus grupos funcionais e em seguida a redução dos íons Ag+, provenientes de solução de nitrato de prata, foi realizada in situ pela hidroxilamina em presença de solução protetora de colóide composta por 2-hidróxi-etil-celulose e gelatina 1:1. Alguns parâmetros foram modificados durante a redução dos íons Ag+ a Ag0, como por exemplo, o tempo de adição da solução redutora de hidroxilamina, a solução utilizada para controle do pH, e condições do repouso após o controle do pH. Após a incorporação das nanopartículas de prata, tanto as resinas comerciais quanto o produto final foram caracterizados por titulometria, fluorescência de raios-x, análise termogravimétrica, análise elementar, grau de inchamento, difração de raios-x, microscopias ótica e eletrônica. A avaliação da atividade biocida foi realizada através do método da contagem em placas utilizando-se uma cepa de Escherichia Coli ATCC25922TM em concentrações de 103 a 107 células/mL. Todos os compósitos obtidos mostraram atividade bactericida significante, sendo que foi possível perceber que a ação bactericida dos compósitos está relacionada com a presença de prata na forma metálica e a características como tamanho, formato e dispersão das partículas na matriz polimérica. Para efeito de comparação, foram realizados ensaios bactericidas com os copolímeros de partida e assim foi comprovado que a ação bactericida pôde ser atribuída somente às nanopartículas de prata

Síntese, caracterização e avaliação de materiais poliméricos com propriedades bactericidas

Nesta dissertação, foram preparados materiais poliméricos com atividade bactericida a partir de copolímeros de estireno (Sty) e divinilbenzeno (DVB) e de celulose bacteriana. Três copolímeros à base de Sty e DVB foram sintetizados através da técnica de polimerização em suspensão aquosa. Os copolímeros foram preparados com diferentes estruturas porosas, por meio da variação da composição do sistema diluente. Um copolímero comercial macrorreticulado, Amberlite XAD4, de elevada área superficial, também foi usado neste estudo com o objetivo de comparar sua estrutura polimérica e seu desempenho com o dos copolímeros sintetizados. Os copolímeros de Sty-DVB foram caracterizados por meio da densidade aparente, área específica, diâmetro médio de poros, volume de poros, microscopias ótica e eletrônica de varredura, grau de inchamento, espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica e análise elementar. Os copolímeros de Sty-DVB foram modificados quimicamente através da reação de nitração, seguida da reação de redução do grupo nitro a amino e posterior reação de diazotação e hidrólise do grupo sal de diazônio. Os copolímeros modificados contendo os grupos NH2 e OH foram utilizados como suporte para a ancoragem das nanopartículas de prata. As partículas de prata foram obtidas pela redução dos íons Ag+ empregando-se cloridrato de hidroxilamina como redutor e PVP como protetor de colóide. O teor de prata impregnada foi determinado pelo método volumétrico. A celulose bacteriana (BC) foi empregada como uma matriz para impregnação de nanopartículas de prata. Membranas de BC foram impregnadas com solução aquosa de AgNO3, a seguir foi realizada a redução dos íons Ag+ com três diferentes agentes redutores (hidrazina, hidroxilamina e ácido ascórbico) empregando ou não protetor de colóide (PVP ou gelatina). As membranas de BC/Ag0 obtidas foram caracterizadas por difração de raios-X, análise termogravimétrica e microscopia eletrônica de varredura. A capacidade bactericida dos copolímeros de Sty-DVB, dos copolímeros funcionalizados e impregnados com prata e das membranas de BC/Ag0 foi avaliada através do método da contagem em placa contra suspensões de Escherichia coli, em diferentes concentrações (103 a 107 células/mL). Foi observado que os copolímeros de origem e os copolímeros modificados contendo os grupos NO2 e NH2 não apresentaram atividade bactericida contra suspensões de E. coli em nenhuma concentração. Por outro lado, os copolímeros modificados contendo o grupo OH apresentaram alguma atividade bactericida, embora abaixo do esperado devido à baixa incorporação de hidroxilas fenólicas. Os copolímeros modificados impregnados com Ag apresentaram maior ação bactericida do que os copolímeros modificados, o que comprova que a ação bactericida é devida às partículas de prata ancoradas nos copolímeros. Os copolímeros modificados contendo o grupo OH impregnados com Ag mesmo possuindo menores teores de prata apresentaram maior ação bactericida do que os copolímeros modificados contendo o grupo NH2 impregnados com Ag. A maior ação bactericida pode ser atribuída à combinação da atividade bactericida das partículas de prata com a atividade dos grupos hidroxilas fenólicas mesmo que estes grupos estejam pouco incorporados nos copolímeros. Os compósitos de BC/Ag0 exibiram atividade bactericida contra E. coli que foi atribuída à ação das nanoparticulas de prata obtidas quando foi empregada a hidroxilamina como agente redutor e a gelatina como protetor de colóide

Observations on the physiological development of trout eggs [Translation from: Roux. Arch. f. Entwicklungsmechanik der Organismen, 114. 771, 1929]

The osmotic pressure of the perivitelline fluid and the yolk of trout (Salmo trutta) eggs were measured separately by the Drucker-Schrein method. The permeability of the egg membrane and the variations in the osmotic pressure of the eggs when placed in salt solutions were also investigated.

Studies on photoblastic germination in lettuce seed

It was shown, with the aid of osmotic inhibition of germination, that the action of the far-red-absorbing form of phytochrome (Pf) in promoting germination can be completed even if the seed is held under conditions where germination is not possible. An effect of the continuing action of Pf beyond the point of complete germination promotion was demonstrated by enhancement of germination rate after removal of the osmotically active solute.

Previous reports that the rate of growth in water of seeds freed from the expansion-restricting endosperm is independent of the state of phytochrome were confirmed. However, a marked, phytochrome-mediated enhancement of the growth potential of such seeds was demonstrated through restricting water uptake by incubation in an osmoticum.

An experimental system, utilizing the appearance of a geotropic curvature in the radicle of the excised axial portion of the seed, was developed for more detailed studies of the phytochrome-enhanced growth potential. It was possible to demonstrate the light effect in water as well as in osmotica; this apparently is not possible with de-endospermed entire seeds. As in intact seeds, the effect of the continuing action of Pf is to enhance the rate of the response. Secretion of a chemical inhibitor of growth by the endosperm as a possible mechanism of induction of light sensitivity has been ruled out.

The phytochrome-dependent rate of appearance of geotropic curvature in osmotica is paralleled in time by a similar dependence of the rate of early extension growth of the embryonic axis. Only the first small increment of growth is a differentially responsive to red (R) and far-red (F); the rate of later increase in length is independent of the light regime.

It was shown that the high concentrations of gibberellic acid required for germination promotion in the intact seed are due at least in part to a diffusion barrier in the endosperm, and that the occasional reports in the literature of the ineffectiveness of kinetin are probably due to the same phenomenon. It was shown that gibberellin, like red light, enhances the growth potential of the axis, but kinetin does not. The difference in rates of response obtained after R-irradiation or gibberellin treatment, together with other results reported in the literature, strongly suggests that gibberellic acid and red light promote germination by different means. The idea that kinetin promotes germination by yet another mechanism, probably operating in the cotyledons, was supported through two different experimental approaches.

The phenomenon of temperature-dependent dark germination was examined in detail, using a wide range of both temperatures and incubation times. With the aid of the half-seed system, it was demonstrated that the promotive effect of low temperature on germination could not be due to a low optimum temperature for early growth of the radicle, since the rate of that process increased with increasing temperature, up to the highest temperature used.

It was shown that phytochrome does not function at high temperatures. This fact is of considerable importance in interpreting the phenomenon of thermodormancy, since in the literature only a small part of the effect of high temperature has been ascribed to an effect on phytochrome, and at that, only to an acceleration of dark reversion of Pf to the red-absorbing form of phytochrome (Pr). Partial denaturation of phytochrome may also make some contribution.

It was shown that the germination-promoting effect of low temperature depends on the presence of Pf, and concluded that low temperatures act by delaying or preventing transformation of Pf. Support for the assumption that Pf, not Pr, is the active form of phytochrome in lettuce seeds was drawn from the same evidence.

Attempts to stimulate germination by repeated irradiation with F over relatively prolonged incubation times resulted in failure, as have similar attempts reported in the literature. However, an enhancement of growth potential in the half-seed system by the maintenance of a small amount of Pf over long periods at ordinary temperatures by repeated irradiation with F was demonstrated.

It was observed that cold storage of the dry seed prevents or delays loss of dark dormancy during post-harvest storage. No change in the response of the half-seed in osmoticum to R and F was observed in seeds that has lost dark dormancy; that is, no internal change took place to measurably increase the growth potential of the embryonic axis. This suggests that the endosperm is the seat of changes responsible for after-ripening of photoblastic lettuce seed.

Estudo dos efeitos da exposição materna à nicotina na lactação sobre a função da medula adrenal e dos adipócitos de ratos machos e fêmeas

Alterações nutricionais, hormonais e ambientais nos períodos críticos do desenvolvimento como a gestação e/ou lactação podem influenciar a estrutura e a fisiologia de órgãos e tecidos, predispondo ao aparecimento de doenças na vida adulta. Esse fenômeno é conhecido como programação metabólica. O fumo materno na gestação/lactação tem sido associado ao sobrepeso/obesidade na infância e na vida adulta em ambos os sexos. Porém, estudos evidenciam diferenças entre os gêneros em resposta a exposição à nicotina. Já foi demonstrado que muitas mulheres param de fumar na gestação, mas a maioria destas volta a fumar na lactação. Anteriormente, mostramos que machos adultos cujas mães foram expostas à nicotina na lactação, desenvolveram obesidade central, hiperleptinemia e hipotireoidismo. Como a nicotina afeta a função adrenal e como catecolaminas e glicocorticóides têm efeitos bem conhecidos sobre o tecido adiposo, avaliamos a função da medula adrenal e o conteúdo de leptina no tecido adiposo e músculo de machos e fêmeas cujas mães foram expostas à nicotina na lactação. Dois dias pós-parto, implantamos minibombas osmóticas nas ratas lactantes dividas em: NIC infusão de nicotina (6mg/Kg/dia s.c.) por 14 dias, e C infusão de salina pelo mesmo período. Estas lactantes foram divididas de acordo com o sexo das proles. O sacrifício das proles de ambos os sexos ocorreu aos 15 (fim da exposição à nicotina) e 180 dias de vida. Aos 15 dias, os machos da prole NIC apresentaram aumento de MGV absoluta e relativa ao peso corporal (+72% e +73% respectivamente), hiperleptinemia (+35%), hipercorticosteronemia (+67%), maior peso adrenal (+39%), conteúdo de catecolaminas totais (absoluto: +69% e relativo: +41%), embora diminuição da enzima TH (-33%). Quando adultos, os machos programados exibiram maior massa corporal (+10%), MGV absoluta (+47%) e relativa (+33%), além de hiperleptinemia (+41%) e maior conteúdo de leptina no TAV (+23%). Esses animais também apresentaram hipercorticosteronemia (+77%), maior conteúdo de catecolaminas totais absoluto e relativo (+79% e +89% respectivamente) e de TH (+38%) embora tenham menor secreção de catecolaminas in vitro estimulada por cafeína (-19%) e maior expressão do ADRB3 no TAV (+59%). Em relação as fêmeas da prole NIC aos 15 dias de vida, estas apresentaram menor massa corporal (-6%) e hiperleptinemia (+41%) embora sem alteração da MGV. Aos 180 dias, as fêmeas da prole NIC apresentaram menor conteúdo de leptina no TAS (-46%) e maior conteúdo de leptina no músculo solear (+22%) e diminuição da expressão do ADRB3 no TAV (-39%). Concluímos que a nicotina materna afeta ambos, medula adrenal e tecido adiposo de forma gênero dependente, tanto em curto prazo (quando a nicotina está presente no leite materno), quanto em longo prazo (repercussões na vida adulta). De forma geral, as fêmeas da prole NIC apresentam alterações mais discretas do que os machos em ambos os períodos estudados.

Preparação e caracterização de bionanocompósitos à base de gelatina e magnetita reticulados com sacarose

Nesta dissertação, foram estudadas a preparação e a caracterização debionanocompósitos à base de gelatina e magnetita. Sacarose foi empregada comoagente de reticulação e gelatina tipo A e gelatina tipo B foram comparadas nautilização para a preparação das microesferas por meio de emulsão água-em-óleo.As microesferas foram caracterizadas por VSM, DSC, TGA, FTIR, testes deinchamento, espectroscopia de absorção atômica, microscopia ótica e microscopiaeletrônica de varredura. Um planejamento de experimentos variando-se aconcentração de gelatina e de sacarose, a temperatura e a velocidade de agitaçãofoi realizado a fim de encontrar quais parâmetros influenciam o diâmetro dasmicroesferas. A concentração de gelatina e velocidade de agitação foram osparâmetros diretamente associados com os tamanhos de partículas. A distribuiçãode tamanho das partículas revelou que o diâmetro das microesferas variou de 5 a 60micrômetros, com predominância na faixa de 11 a 30 micrômetros. A extensão dareticulação foi aumentada com o aumento do tempo de aquecimento na etapa depreparação das microesferas. Todos os bionanocompósitos apresentaramsuperparamagnetismo. Os resultados mostraram que não há diferença significativa entre a utilização de gelatina do tipo A e gelatina do tipo B. Além disso, o estudo de reticulação degelatina revelou que, ao contrário do que diz a literatura, a sacarose não é umagente de reticulação para as cadeias proteicas, pois não foram encontradasevidências de uma reação química entre a sacarose e gelatina

Preparação e caracterização de microesferas poliméricas com morfologia casca-núcleo e propriedades magnéticas à base de estireno e divinilbenzeno

Foram sintetizadas microesferas poliméricas com propriedades magnéticas e morfologia casca-núcleo por meio da técnica de polimerização em suspensão em duas etapas. O núcleo foi constituído por poli(estireno-co-divinilbenzeno) e magnetita modificada com ácido oleico. Foi avaliada a influência da velocidade de agitação e da concentração de iniciador sobre as características das microesferas utilizadas como núcleo (morfologia, tamanho de partículas, propriedades magnéticas e estabilidade térmica). A casca foi constituída por poli(estireno-co-divinilbenzeno) sem material magnético. Foi avaliado o método de adição da emulsão dos monômeros formadores da casca e o tempo de inchamento dos núcleos na emulsão. As microesferas casca-núcleo foram caracterizadas quanto ao seu aspecto morfológico e à estabilidade térmica. Os núcleos não apresentaram ciclos de histerese, estando assim próximos de um material com propriedades superparamagnéticas. O copolímero sintetizado com a maior velocidade de agitação e a menor concentração de iniciador foi o que apresentou o maior teor de ferro incorporado (3,317 %), a maior magnetização de saturação (2,99 emu/g) e o menor diâmetro médio de partículas (81 m). As microesferas casca-núcleo apresentaram apenas um estágio de degradação e as suas Tmáx foram menores do que a do núcleo. O mapa composicional de ferro confirmou a presença de magnetita na superfície das microesferas casca-núcleo

Efeitos da suplementação dietética com cálcio sobre a plasticidade ontogenética decorrente do desmame precoce ou da exposição materna a nicotina na lactação

O cálcio tem se mostrado útil na regulação do metabolismo energético, favorecendo a perda de peso. Visto que tanto o desmame precoce como a exposição materna à nicotina na lactação são fatores condicionantes para o desenvolvimento de obesidade, hiperleptinemia e resistência à insulina, além de outras alterações endócrinas na idade adulta, decidimos avaliar os possíveis efeitos da suplementação dietética com cálcio sobre as disfunções apresentadas pelos seguintes modelos experimentais: 1) Desmame precoce (DP): ratas lactantes foram envolvidas com atadura para interromper o acesso da prole ao leite nos 3 últimos dias da lactação. As proles das ratas controles tiveram livre acesso ao leite materno durante todo o período da lactação (21 dias). 2) Exposição materna à nicotina (N): Dois dias após o nascimento, ratas lactantes receberam implantes de minibombas osmóticas contendo solução de nicotina (6 mg/kg/dia, 14 dias) ou salina (C), nas mesmas condições. Aos 120 dias de idade, as proles de ambos os modelos de obesidade experimental receberam dieta padrão ou dieta suplementada com cálcio (10g de carbonato de cálcio/kg de ração). O sacrifício ocorreu aos 180 dias de idade. Os dados foram considerados significativos quando p<0,05. Corroborando dados anteriores do nosso grupo, as proles de ambos os modelos de programação (N e DP) apresentaram maior gordura corporal total e visceral, hiperleptinemia, resistência hipotalâmica a leptina e distúrbios na homeostase glicêmica. Além disto, verificamos que as proles N e DP também exibiram aumento dos níveis séricos de 25-hidroxivitamina D3. Todos essas alterações endócrino-metabólicas foram corrigidas pelo tratamento com suplementação com cálcio. Além disso, a prole DP aos 180 dias mostrou hiperfagia e hipertrigliceridemia, que também foram normalizados pela suplementação dietética com cálcio. A prole N apresentou hipotireoidismo, maior conteúdo de catecolaminas e maior expressão de tirosina hidroxilase (TH). A terapia com cálcio reverteu a disfunção adrenal, embora não tenha sido eficaz para normalizar a hipofunção tireoideana. Assim, a suplementação dietética com cálcio normalizou a maioria dos parâmetros da síndrome metabólica observadas nos dois modelos de plasticidade ontogenética. É possível que a redução da adiposidade central induzida pela terapia com cálcio, por si, tenha sido o principal mecanismo que resultou na melhora dos parâmetros estudados. Uma vez que a suplentação de cálcio reverteu as concentrações séricas de 25-hidroxivitamina D3 dos animais obesos, é possível que o efeito anti-obesidade do cálcio também ocorra via ação do calcitriol sobre o adipócito.

Preparação e caracterização de microesferas poliméricas à base de poli(ácido metacrílico-co-divinilbenzeno) obtidas por polimerização por precipitação

Neste trabalho foi feito um estudo sobre a preparação e caracterização de microesferas poliméricas à base de poli(ácido metacrílico-co-divinilbenzeno) por polimerização por precipitação. As partículas foram sintetizadas e analisadas em diferentes condições de reação. Partículas esféricas políméricas foram sintetizadas na faixa de 1,66 - 8,41 m, assim como partículas no estado de microgel. As partículas foram caracterizadas pelas técnicas de espalhamento de luz dinâmica (DLS), análise termogravimétrica (TGA), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), adsorção de nitrogênio pelos métodos BET (Brunauer, Emmett e Teller) e BJH (Barret, Joyner e Halenda), microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, e testes de razão de inchamento. A análise das partículas foi feita para verificar a influência da mudança na composição de comonômeros, grau de reticulação, relação de monômeros totais/diluentes em massa/volume (g/100 mL), e quanto à relação volumétrica de diluentes. Verificou-se que houve um aumento no tamanho das partículas e da resistência térmica com a diminuição da fração molar de MAA (ácido metacrílico). Na preparação de partículas com fração molar de 50% de MAA, e relação volumétrica acetonitrila/tolueno de 75/25, quanto maior a relação de monômeros totais/diluentes (g/100 mL), maior o tamanho e o rendimento das partículas. Com a mudança da relação volumétrica de diluentes, houve mudança nas características de porosidade, tamanho das partículas, e grau de inchamento das partículas, sendo que na relação volumétrica acetonitrila/tolueno de 50/50, houve formação de microgel

Preparação e avaliação de resinas biocidas impregnadas com iodo a partir de resinas comerciais de estireno e divinilbenzeno

Neste trabalho, foram empregadas duas resinas comerciais de caráter fortemente básico. Ambas tendo como base copolímeros de estireno e divinilbenzeno (DVB), sendo que a VPOC 1950 contém em sua composição grupos quaternários de amônio do tipo 1, que apresentam três grupos metila e a VPOC 1960 grupos quaternários de amônio do tipo 2, que apresentam um grupo etanoíla e dois grupos metila. As resinas comerciais citadas foram escolhidas por apresentarem grande capacidade de troca iônica, estabilidade e grupos funcionais de interesse para a impregnação com iodo. As resinas foram impregnadas com iodo por meio de três metodologias distintas, uma solução metanólica de iodo 0,08 mol/L com e sem iodeto de potássio 0,14 mol/L, e iodo 0,08 mol/L em heptano. As resinas foram caracterizadas por área específica, volume do poro, grau de inchamento, microscopia ótica, espectrometria de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise elementar, termogravimetria, microscopia eletrônica de varredura e determinação do iodo fixado por iodometria. A avaliação da atividade biocida foi realizada através do método da contagem em placas, utilizando-se uma cepa de Escherichia coli ATCC11775 em concentrações de 103 a 107 células/mL. Todas as resinas impregnadas mostraram atividade bactericida significante devido à presença de iodo correlacionada às características da resina, tais como: grupos funcionais, tamanho e formato dos poros. Para efeito de comparação, foram realizados ensaios bactericidas com as resinas de partida para comprovação ou não da ação bactericida ser atribuída somente ao iodo

Preparação e avaliação de hidrogéis nanocompósitos à base de alginato na remoção de Cu (II) e Zn (II) de soluções aquosas

Esta dissertação teve como objetivo, a preparação de hidrogéis à base de alginato contendo argila e material magnético em sua estrutura. Foram analisadas as modificações nas características físico-químicas dos hidrogéis preparados com diferentes reticulantes (CaCl2 e FeCl3) e diferentes concentrações de material magnético (1 e 3 % m/m) e argila (1, 5 e 10 %). Após isso, os hidrogéis foram avaliados quanto à capacidade de remoção de íons Cu2+ e Zn2+ de soluções aquosas. As amostras foram caracterizadas quanto à composição química por espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), quanto à morfologia por microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (SEM) e quanto às propriedades magnéticas por magnetometria de amostra vibrante (VSM). Através da técnica de difratometria de raios-X (XRD), foi possível verificar a natureza do material magnético e a dispersão da argila nos hidrogéis. A estabilidade térmica das amostras foi analisada por análise termogravimétrica (TGA). Os resultados mostraram que tanto a argila como o material magnético ficaram bem dispersos nas amostras. De forma geral, foram preparados hidrogéis com morfologia esférica, sendo que os hidrogéis de alginato de cálcio tenderam a apresentar maior resistência térmica do que os hidrogéis de alginato de ferro. Todas as amostras magnéticas apresentaram comportamento superparamagnético, porém as amostras de alginato de ferro mostraram-se quebradiças após o intumescimento em água. O tempo médio de equilíbrio de intumescimento foi de 240 minutos. Os resultados de cinética de adsorção mostraram que os hidrogéis de alginato de cálcio preparados nas condições avaliadas nesta Dissertação foram eficientes na remoção dos íons Cu2+ e Zn2+, sendo que o cobre apresentou maior afinidade pelo hidrogel do que o zinco