Stimuli-Responsive Microneedle Arrays For On-Demand Drug Delivery

Pulsatile, or “on-demand”, delivery systems have the capability to deliver a therapeutic molecule at the right time/site of action and in the right amount (1). Pulsatile delivery systems present multiple benefits over conventional dosage forms and provide higher patient compliance. The combination of stimuli-responsive materials with the drug delivery capabilities of hydrogel-forming MN arrays (2) opens an interesting area of research. In the present work we describe, a stimuli-responsive hydrogel-forming microneedle (MN) array that enable delivery of a clinically-relevant model drug (ibuprofen) upon application of UV radiation (Figure 1A). MN arrays were prepared using a micromolding technique using a polymer prepared from 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA) (Figure 1B). The arrays were loaded with up to 5% (w/w) ibuprofen included in a light-responsible conjugate (3,5-dimethoxybenzoin conjugate) (2). The presence of the conjugate inside the MN arrays was confirmed by Raman spectroscopy measurements. MN arrays were tested in vitro showing that they were able to deliver up to three doses of 50 mg of ibuprofen after application of an optical trigger (wavelength of 365 nm) over a long period of time (up to 160 hours) (Figure 1C and 1D). The work presented here is a probe of concept and a modified version of the system should be used as UV radiation is shown to be the major etiologic agent in the development of skin cancers. Consequently, for future applications of this technology an alternative design should be developed. Based on the previous research dealing with hydrogel forming MN arrays a suitable strategy will be to use hydrogel-forming MN arrays containing a backing layer made with the material described in this work as the drug reservoir (2). Finally, a porous layer of a material that blocks UV radiation should be included between the MN array and the drug reservoir. Therefore radiation can be applied to the system without reaching the skin surface. Therefore after modification, the system described here interesting properties as “on-demand” release system for prolonged periods of time. This technology has potential for use in “on-demand” delivery of a wide range of drugs in a variety of applications relevant to enhanced patient care.

Analysis of testosterone pulsatility in women with ovulatory menstrual cycles

Objetivo: Avaliar o padrão pulsátil da secreção da testosterona em mulheres normais. Métodos: Oito mulheres saudáveis com ciclos ovulatórios foram selecionadas. Amostras sanguíneas foram coletadas a cada dez minutos durante seis horas, começando entre 7 e 8 h da manhã, após dez horas de jejum, nas três fases do ciclo menstrual: folicular média (Dia 7), folicular tardia (Dia 12) e lútea (Dia 21). Foram mensurados: testosterona, LH e, no basal, também SHBG. Resultados: A frequência dos pulsos de testosterona, média da amplitude do pulso, porcentagem do incremento da amplitude, duração e intervalos dos pulsos foram similares nas três fases (p > 0,05). A pulsatilidade do LH foi estatisticamente diferente entre as três fases (p < 0,001), caracterizando padrão característico do ciclo ovulatório normal. Conclusões: Esses dados aumentam o conhecimento sobre o padrão de secreção da testosterona no ciclo menstrual humano e representam uma contribuição para a investigação clínica, tanto no hiperandrogenismo como na síndrome de insuficiência androgênica __________________________________________________ ABSTRACT Objective: To evaluate the pattern of the pulsatile secretion of testosterone in normal menstrual cycle. Methods: Eight healthy women with ovulatory menstrual cycles were enrolled. Blood samples were collected at ten-minute intervals for six hours, starting between 7 and 8 am, after a ten-hour fasting, in three phases: mid-follicular (Day 7), late follicular (Day 12) and mid-luteal phase (Day 21). Samples were assayed for testosterone, LH and the baseline also for SHBG. Results: Testosterone pulse frequency, mean amplitude pulse, percentage of increment in pulse amplitude, mean duration of pulses and pulse interval were similar in the three phases. LH pulsatility was statistically different among the three phases (p < 0.001) representing normal ovulatory cycles. Conclusions: These data increase the knowledge about the testosterone secretion profile in the human menstrual cycle and can be used as a contribution to clinical investigation in both hyperandrogenism and androgen insufficiency syndrome

Contrôle adaptatif d'un bioréacteur cardiaque par algorithme génétique

Un bon fonctionnement du coeur humain est primordial pour maintenir une bonne qualité de vie. Cependant, lorsque le coeur est défaillant, certaines interventions chirurgicales s’avèrent nécessaires pour prolonger l’espérance de vie. Dans le cadre d’un projet multidisciplinaire reliant le génie mécanique avec le domaine biomédical, notre équipe travaille sur la fabrication de valves cardiaques conçues entièrement par génie tissulaire. Pour y parvenir, il est important d’obtenir des propriétés mécaniques optimales pour les tissus biologiques. Afin d’obtenir ces propriétés mécaniques, un outil important a été fabriqué lors d’une étude antérieure : le bioréacteur cardiaque. Le bioréacteur cardiaque permet de reproduire l’environnement physiologique du coeur, notamment les conditions de débit et de pression. Il est crucial de bien contrôler ces conditions, car celles-ci jouent un rôle important lors du conditionnement des substituts valvulaires. Toutefois, il est complexe de contrôler simultanément ces deux conditions de manière efficace. C’est pourquoi notre équipe s’est concentrée sur le développement d’une nouvelle stratégie de contrôle afin que le bioréacteur puisse reproduire le plus fidèlement possible l’environnement physiologique. Plusieurs techniques de contrôle ont été essayés jusqu’à maintenant. Par contre, leur précision était généralement limitée. Une nouvelle approche a donc été envisagée et est présentée dans ce mémoire. Cette nouvelle approche pour le contrôle du bioréacteur est basée sur un type d’algorithme bien connu mais encore très peu utilisé en contrôle : les algorithmes génétiques. Cette approche prometteuse nous a permis de produire des résultats dépassant tous ceux obtenus jusqu’à maintenant pour l’une des deux conditions, soit le débit physiologique.

Valves cardiaques par génie tissulaire - Simplification des essais et concept tubulaire

Les substituts valvulaires disponibles actuellement comportent encore plusieurs lacunes. La disponibilité restreinte des allogreffes, les risques de coagulation associés aux valves mécaniques et la durabilité limitée des bioprothèses en tissu animal sont toutes des problématiques que le génie tissulaire a le potentiel de surmonter. Avec la méthode d’auto-assemblage, le seul support des cellules consiste en leur propre matrice extracellulaire, permettant la fabrication d’un tissu entièrement libre de matériau exogène. Ce projet a été précédé par ceux des doctorantes Catherine Tremblay et Véronique Laterreur, ayant respectivement développé une méthode de fabrication de valves moulées par auto-assemblage et une nouvelle version de bioréacteur. Au cours de cette maîtrise, le nouveau bioréacteur a été adapté à une utilisation stérile avec des tissus vivants et la méthode de fabrication de valves moulées a été modifiée puis éprouvée avec la production de 4 prototypes. Ces derniers n’ont pas permis d’obtenir des performances satisfaisantes en bioréacteur, motivant la conception d’une nouvelle méthode. Plutôt que de tenter de répliquer la forme native des valves cardiaques, des études récentes ont suggéré une géométrie tubulaire. Cela permettrait une fabrication simplifiée, une implantation rapide, et un encombrement minimal en vue d’opérations percutanées. Cette approche minimaliste s’accorde bien avec la méthode d’auto-assemblage, qui a déjà été utilisée pour la production de vaisseaux de petits diamètres. Un total de 11 tubes ont été produits par l’enroulement de feuillets fibroblastiques auto-assemblés, puis ont été transférés sur des mandrins de diamètre inférieur, leur permettant de se contracter librement. La caractérisation de deux tubes contrôles a démontré que cette phase de précontraction était bénéfique pour les propriétés du tissu en plus de prévenir la contraction en bioréacteur. Les prototypes finaux pouvaient supporter un écoulement physiologique pulmonaire. Cette nouvelle méthode montre que le procédé d’auto-assemblage a le potentiel d’être utilisé pour fabriquer des valves cardiaques tubulaires.

Biocatálise aplicada à valorização de óleos alimentares usados

O crescente consumo de energia, bem como a possibilidade de esgotamento dos recursos não renováveis, tem fomentado a busca de fontes de energia alternativas. O biodiesel é um biocombustível obtido a partir de fontes renováveis e a sua utilização permite reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. Nos últimos anos tem-se produzido biodiesel a partir de óleos alimentares usados (OAU), sendo que com esta aplicação valoriza-se um resíduo e simultaneamente produz-se um combustível “verde”. O biodiesel é produzido através das reações de transesterificação e/ou esterificação entre triglicerídeos e/ou ácidos gordos livres e um álcool, na presença de um catalisador. O rendimento do processo está estritamente relacionado com o tipo de catalisador e as condições que este opera. O principal objetivo do presente trabalho consistiu na avaliação do efeito de alguns parâmetros operacionais no desempenho de uma lípase imobilizada (Novozyme® 435), nomeadamente: (i) índice de acidez do óleo, (ii) razão mássica de enzima/óleo e (iii) método regeneração da enzima com vista à sua reutilização. Também foi objeto de estudo do presente trabalho a produção em contínuo, num (bior)reator tubular de leito fixo, de ésteres metílicos de ácidos gordos (FAME) usando a referida enzima. Registou-se um aumento rendimento em com o incremento do índice de acidez do óleo usado, o que indicia que a enzima catalisa simultaneamente as reações de esterificação e transesterificação. Relativamente à razão mássica de enzima/óleo, dentro da gama testada verificou-se um aumento do rendimento em FAME com a concentração da enzima em meio reacional. Dos vários solventes testados, a aplicação de solvente tert-butanol na regeneração (com incubação) da enzima foi o que melhores resultados teve. Finalmente, os resultados obtidos no ensaio de produção de FAME num biorreator contínuo são motivadores, criando expectativas de uma possível aplicação industrial no futuro.

Efeito da disponibilidade de oxigénio na produção de bioetanol por Scheffersomyces stipitis

O bioetanol constitui uma alternativa renovável aos combustíveis fósseis. Contudo, o bioetanol de primeira geração, produzido a partir de matérias-primas alimentares, desencadeou sérios problemas económicos e sociais, pelo que é fundamental encontrar estratégias que permitam a viabilidade comercial do bioetanol de segunda geração, produzido a partir de matérias-primas lenho-celulósicas. O licor de cozimento ao sulfito ácido de árvores folhosas (HSSL) é um subproduto da indústria papeleira que, devido ao seu elevado conteúdo em açúcares, pode ser utilizado como substrato para a produção de bioetanol de segunda geração. No entanto, a maior fração dos açúcares do HSSL é composta por pentoses. Por isso, a fermentação do HSSL é realizada pela levedura Scheffersomyces stipitis, pois esta é capaz de fermentar tanto as hexoses como as pentoses. Todavia, a S. stipitis só produz etanol sob condições microaerófilas, pelo que o maior desafio da produção de bioetanol por S. stipitis reside no estabelecimento das condições ótimas de arejamento. Este trabalho teve assim por objetivo estabelecer uma estratégia de arejamento que permita a eficiente produção de bioetanol a partir de HSSL por S. stipitis C4, a qual é uma estirpe adaptada a este substrato. Deste modo, foram realizados ensaios em Erlenmeyer, de modo a caracterizar o crescimento da S. stipitis C4, e ensaios em biorreator, com vista a estudar a produção de etanol por S. stipitis C4 em duas estratégias de arejamento diferentes. Na primeira estratégia foi usado apenas um único estágio de arejamento, com controlo da tensão de oxigénio dissolvido, DOT (%), e na segunda estratégia foram usados dois estágios de arejamento, com controlo da DOT no primeiro estágio e com restrição de oxigénio no segundo estágio. Nos ensaios em Erlenmeyer com HSSL o crescimento da S. stipitis C4 foi completamente inibido. Por sua vez, nos ensaios em biorreator com um único estágio de arejamento o controlo da DOT não permitiu a produção de etanol. No entanto, nos ensaios com dois estágios de arejamento em meio sintético foi possível produzir etanol de forma eficiente. Nesta estratégia, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio de arejamento permitiu aumentar a taxa específica de crescimento máxima e o rendimento em biomassa do primeiro estágio. Para além disso, a utilização de um maior valor de DOT no primeiro estágio também permitiu aumentar a produtividade em etanol durante o segundo estágio de arejamento. Por sua vez, no segundo estágio de arejamento verificou-se que a restrição de oxigénio evitou a reassimilação de etanol pela S. stipitis C4. Deste modo, os melhores resultados para a produção de etanol foram obtidos com controlo da DOT a 50% durante o primeiro estágio e com 0 mLAr.min-1 e 250 rpm durante o segundo estágio de arejamento. A aplicação desta estratégia de arejamento a 60% HSSL/40% meio sintético permitiu obter, no primeiro estágio de arejamento, uma taxa específica de crescimento máxima de 0,17 h-1, o que demonstra que a elevada disponibilidade de oxigénio durante o primeiro estágio aumenta a tolerância da S. stipitis C4 aos inibidores. Para além disso, a taxa volumétrica de produção de etanol e o rendimento em etanol de toda a fermentação foi de respetivamente de 0,03 g.L-1.h-1 e 0,38 g.g-1. Assim, a elevada eficiência de conversão dos açúcares em etanol (74,4%) demostra que a fermentação com dois estágios de arejamento constitui uma estratégia promissora para a produção de bioetanol de segunda geração a partir de HSSL.

Analysis of testosterone pulsatility in women with ovulatory menstrual cycles

Objetivo: Avaliar o padrão pulsátil da secreção da testosterona em mulheres normais. Métodos: Oito mulheres saudáveis com ciclos ovulatórios foram selecionadas. Amostras sanguíneas foram coletadas a cada dez minutos durante seis horas, começando entre 7 e 8 h da manhã, após dez horas de jejum, nas três fases do ciclo menstrual: folicular média (Dia 7), folicular tardia (Dia 12) e lútea (Dia 21). Foram mensurados: testosterona, LH e, no basal, também SHBG. Resultados: A frequência dos pulsos de testosterona, média da amplitude do pulso, porcentagem do incremento da amplitude, duração e intervalos dos pulsos foram similares nas três fases (p > 0,05). A pulsatilidade do LH foi estatisticamente diferente entre as três fases (p < 0,001), caracterizando padrão característico do ciclo ovulatório normal. Conclusões: Esses dados aumentam o conhecimento sobre o padrão de secreção da testosterona no ciclo menstrual humano e representam uma contribuição para a investigação clínica, tanto no hiperandrogenismo como na síndrome de insuficiência androgênica __________________________________________________ ABSTRACT Objective: To evaluate the pattern of the pulsatile secretion of testosterone in normal menstrual cycle. Methods: Eight healthy women with ovulatory menstrual cycles were enrolled. Blood samples were collected at ten-minute intervals for six hours, starting between 7 and 8 am, after a ten-hour fasting, in three phases: mid-follicular (Day 7), late follicular (Day 12) and mid-luteal phase (Day 21). Samples were assayed for testosterone, LH and the baseline also for SHBG. Results: Testosterone pulse frequency, mean amplitude pulse, percentage of increment in pulse amplitude, mean duration of pulses and pulse interval were similar in the three phases. LH pulsatility was statistically different among the three phases (p < 0.001) representing normal ovulatory cycles. Conclusions: These data increase the knowledge about the testosterone secretion profile in the human menstrual cycle and can be used as a contribution to clinical investigation in both hyperandrogenism and androgen insufficiency syndrome

Thermodynamic efficiency of carbon capture and utilisation in anaerobic batch digestion process

Carbon capture and storage (CCS) in the oil and water industries is becoming common and a significant consumer of energy typically requiring 150–450 °C and or several hundred bar pressure [1] particularly in geological deposition. A biological carbon capture and conversion has been considered in conventional anaerobic digestion processes. The process has been utilised in biological mixed culture, where acetoclastic bacteria and hydrogenophilic methanogens play a major key role in the utilisation of carbon dioxide. However, the bio catalytic microorganisms, hydrogenophilic methanogens are reported to be unstable with acetoclastic bacteria. In this work the biochemical thermodynamic efficiency was investigated for the stabilisation of the microbial process in carbon capture and utilisation. The authors observed that a thermodynamic efficiency of biological carbon capture and utilisation (BCCU) had 32% of overall reduction in yield of carbon dioxide with complimentary increase of 30% in yield of methane, while the process was overall endothermic. Total consumption of energy (≈0.33 MJ l−1) was estimated for the carbonate solubility (0.1 mol l−1) in batched BCCU. This has a major influence on microbial composition in the bioreactor. This thermodynamic study is an essential tool to aid the understanding of the interactions between operating parameters and the mixed microbial culture.

Développement à visée clinique d’une prothèse vasculaire décellularisée de faible diamètre produite par génie tissulaire

Il existe un besoin clinique pour les prothèses vasculaires de faible diamètre (< 6 mm), notamment pour effectuer des pontages vasculaires. Les prothèses synthétiques de faible diamètre, n’ayant pas d’endothélium, sont sujettes à la thrombose. Ainsi les chirurgiens préfèrent utiliser les vaisseaux autologues des patients. Pour cela, la veine saphène est de loin la plus utilisée. Cependant, de nombreux patients n’ont pas de vaisseaux adéquats, soit parce qu’ils ont déjà été utilisés, soit parce qu’ils sont malades. Pour pallier ce manque, le LOEX a développé un substitut vasculaire reconstruit en laboratoire par la méthode d’auto-assemblage du génie tissulaire. Ces substituts, faits à partir de cellules humaines, ont une longue période de production et ne peuvent être faits à l’avance ni préservés. L’objectif principal de cette thèse est le développement d’une prothèse vasculaire de faible diamètre facilitant le transfert du laboratoire vers la clinique. S’inspirant de travaux antérieurs, les travaux focalisent sur des prothèses obtenues à partir de fibroblastes dermiques humains puis décellularisés. Comme la réponse immunitaire se fait principalement contre les cellules et non pas contre la matrice extracellulaire, la décellularisation permet de gagner une compatibilité immunitaire inter-individu, voire inter-espèce. Ainsi, des prothèses ont été implantées dans six rats pendant six mois sans immunosuppression avec un taux de succès de 83%. Les explants présentaient une infiltration cellulaire suggérant la formation d’une nouvelle media recouverte d’un endothélium. Par ailleurs, nous avons démontré qu’il était également possible de produire des prothèses de grandeur et diamètre adéquats pour une utilisation clinique. Ces prothèses ont été préservées durant trois mois sans altérer leurs propriétés mécaniques. Nous avons également endothélialisé des vaisseaux qui ont ensuite été conditionnés en bioréacteur durant une semaine. Le processus entraînait une compaction de la matrice extracellulaire et un gain dans la résistance à la traction du matériau. En conclusion, les prothèses vasculaires décellularisées offrent deux avantages majeurs facilitant ainsi les essais précliniques et accélérant leur transfert du laboratoire vers les patients.

Design of advanced reverse osmosis and nanofiltration membranes for water purification

Most commercially available reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membranes are based on the thin film composite (TFC) aromatic polyamide membranes. However, they have several disadvantages including low resistance to fouling, low chemical and thermal stabilities and limited chlorine tolerance. To address these problems, advanced RO/NF membranes are being developed from polyimides for water and wastewater treatments. The following three projects have resulted from my research. (1) Positively charged and solvent resistant NF membranes. The use of solvent resistant membranes to facilitate small molecule separations has been a long standing industry goal of the chemical and pharmaceutical industries. We developed a solvent resistant membrane by chemically cross-linking of polyimide membrane using polyethylenimine. This membrane showed excellent stability in almost all organic solvents. In addition, this membrane was positively charged due to the amine groups remaining on the surface. As a result, high efficiency (> 95%) and selectivity for multivalent heavy metal removal was achieved. (2) Fouling resistant NF membranes. Antifouling membranes are highly desired for “all” applications because fouling will lead to higher energy demand, increase of cleaning and corresponding down time and reduced life-time of the membrane elements. For fouling prevention, we designed a new membrane system using a coating technique to modify membrane surface properties to avoid adsorption of foulants like humic acid. A layer of water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol (PVA), polyacrylic acid (PAA), polyvinyl sulfate (PVS) or sulfonated poly(ether ether ketone) (SPEEK), was adsorbed onto the surface of a positively charged membrane. The resultant membranes have a smooth and almost neutrally charged surface which showed better fouling resistance than both the positively charged NF membranes and commercially available negatively charged NTR-7450 membrane. In addition, these membranes showed high efficiency for removal of multivalent ions (> 95% for both cations and anions). Therefore, these antifouling surfaces can be potentially used for water softening, water desalination and wastewater treatment in a membrane bioreactor (MBR) process. (3) Thermally stable RO membranes. Commercial RO membranes cannot be used at temperature higher than 45°C due to the use of polysulfone substrate, which often limits their applications in industries. We successfully developed polyimides as the membrane substrate for thermally stable RO membranes due to their high thermal resistance. The polyimide-based composite polyamide membranes showed desalination performance comparable to the commercial TFC membrane. However, the key advantage of the polyimide-based membrane is its high thermal stability. As the feed temperature increased from 25oC to 95oC, the water flux increased 5 - 6 times while the salt rejection almost kept constant. This membrane appears to provide a unique solution for hot water desalination and also a feasible way to improve the water productivity by increasing the operating temperature without any drop in salt rejection.

Remoção de fósforo pela cianobactéria aphanothece microscopia nageli em cultivos heterotróficos

Nesta dissertação foi demostrada a potencialidade da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em cultivo heterotrófico para remover fósforo do efluente de laticínio, bem como o efeito da temperatura no bioprocesso. Para tanto o trabalho é composto por dois artigos. O primeiro intitula-se “Influência da temperatura na remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos”, e teve por objetivo avaliar a eficiência da cianobactéria em remover heterotroficamente fósforo total dissolvido do efluente de processamento de laticínios. A análise dos resultados mostrou que a remoção de fósforo é independente de sua concentração no sistema, porém depende fortemente da temperatura. Ficou demostrado, que a remoção é altamente sensível a temperatura principalmente no intervalo de 10ºC – 20ºC e nessas condições a operacionalidade do biorreator deverá ser ajustada para manutenção da eficiência do processo. O segundo artigo tem como título “Dinâmica de remoção de fósforo por Aphanothece microscopica Nägeli em biorreatores heterotróficos” e avaliou a remoção das formas de fósforo reativo, fósforo hidrolisável, fósforo total e fósforo orgânico, total e dissolvida, bem como de DQO e NNTK nas temperaturas de 10ºC, 20ºC e 30ºC em 24 h, a fim de investigar a dinâmica de remoção de diferentes formas de fósforo do efluente de laticínio em biorreatores heterotróficos. Foi possível concluir que a fração de fósforo predominante no efluente de laticínio foi a orgânica dissolvida, seguida de fósforo reativo dissolvido. A cianobactéria foi capaz de remover formas simples de fósforo, como reativo e complexas, fósforo hidrolisável e orgânico, bem como DQO e N-NTK. No que se refere ao fósforo suspenso, foi verificado que as frações de fósforo orgânico suspenso e fósforo suspenso total apresentaram baixa remoção. Foi observado que no intervalo de 20ºC a 30ºC foi registrado o maior desempenho quanto à remoção de fósforo para um tempo de detenção hidráulica de 16 h. Nos experimentos realizados à temperatura de 20ºC foram registrados os melhores valores cinéticos resultando em uma máxima concentração celular de 0,84 g.L-1, velocidade máxima de crescimento de 8,64 dias-1 e produtividade de 3,85 g.L-1. dia-1. Assim, a análise dos resultados permite concluir que a remoção de fósforo, DQO e N-NTK em condições heterotróficas por Aphanothece microscopica Nägeli é rota em potencial para o tratamento de efluente de laticínio.

Wastewater treatment by novel hybrid biological – ion exchange processes

This study presents two novel methods for treating important environmental contaminants from two different wastewater streams. One process utilizes the kinetic advantages and reliability of ion exchanging clinoptilolite in combination with biological treatment to remove ammonium from municipal sewage. A second process, HAMBgR (Hybrid Adsorption Membrane Biological Reactor), combines both ion exchange resin and bacteria into a single reactor to treat perchlorate contaminated waters. Combining physicochemical adsorptive treatment with biological treatment can provide synergistic benefits to the overall removal processes. Ion exchange removal solves some of the common operational reliability limitations of biological treatment, like slow response to environmental changes and leaching. Biological activity can in turn help reduce the economic and environmental challenges of ion exchange processes, like regenerant cost and brine disposal. The second section of this study presents continuous flow column experiments, used to demonstrate the ability of clinoptilolite to remove wastewater ammonium, as well as the effectiveness of salt regeneration using highly concentrated sea salt solutions. The working capacity of clinoptilolite more than doubled over the first few loading cycles, while regeneration recovered more than 98% of ammonium. Using the regenerant brine for subsequent halotolerant algae growth allowed for its repeated use, which could lead to cost savings and production of valuable algal biomass. The algae were able to uptake all ammonium in solution, and the brine was able to be used again with no loss in regeneration efficiency. This process has significant advantages over conventional biological nitrification; shorter retention times, wider range of operational conditions, and higher quality effluent free of nitrate. Also, since the clinoptilolite is continually regenerated and the regenerant is rejuvenated by algae, overall input costs are expected to be low. The third section of this study introduces the HAMBgR process for the elimination of perchlorate and presents batch isotherm experiments and pilot reactor tests. Results showed that a variety of ion-exchange resins can be effectively and repeatedly regenerated biologically, and maintain an acceptable working capacity. The presence of an adsorbent in the HAMBgR process improved bioreactor performance during operational fluctuations by providing a physicochemical backup to the biological process. Pilot reactor tests showed that the HAMBgR process reduced effluent perchlorate spikes by up to 97% in comparison to a conventional membrane bio-reactor (MBR) that was subject to sudden changes in influent conditions. Also, the HAMBgR process stimulated biological activity and lead to higher biomass concentrations during increased contaminant loading conditions. Conventional MBR systems can be converted into HAMBgR’s at a low cost, easily justifiable by the realized benefits. The concepts employed in the HAMBgR process can be adapted to treat other target contaminants, not just perchlorate.

Modelagem aplicada ao processo de biofixação de CO2 por microalgas

A fixação biológica de dióxido de carbono por microalgas é considerada a melhor forma de fixar CO2. Dentre os microrganismos utilizados destaca-se Spirulina platensis devido às suas altas taxas de fixação de CO2 e variedade de aplicações da biomassa gerada. A aplicação de modelos e simulações pode auxiliar na previsão de custos e na escolha das condições ideais de cultivo. Este trabalho teve como objetivo etsabelecer um modelo cinético no qual a iluminância é o fator limitante para o crescimento da microalga Spirulina platensis. A fim de validar o modelo proposto foi utilizada a microalga S. platensis, cultivada em meio Zarrouk modificado (NaHCO3 1,0 g.L-1 ), em biorreator aberto tipo raceway de 200L, mantido a 30°C, sob iluminação natural. A concentração celular variou de 0,19 a 0,34 g.L-1 e a velocidade específica de crescimento celular obtida a partir da regressão exponencial das curvas de crescimento de cada período iluminado variou de 0,55 a 0,59 d-1 . O modelo proposto gerou dados estimados satisfatórios (r2 =0,97). De acordo com os dados obtidos 16,2% da biomassa é consumida durante o período não iluminado.

Uterine artery impedance during the first eight postpartum weeks

The aim of this study was to construct reference ranges for the uterine artery (UtA) mean pulsatility (PI) and resistance (RI) indices from 1-8 weeks postpartum. A prospective, cross-sectional, and observational study was performed with 320 healthy women from week 1 through week 8 postpartum. UtAs were examined transvaginally using colour and pulsed Doppler imaging, and the means of the right and left values of the PI and RI, as well as the presence or absence of a bilateral protodiastolic notch, were recorded. The 5(th), 50(th) and 95(th) reference percentile curves for the UtA-PI and UtA-RI were derived using regression models. The adjusted reference intervals uncovered a convergence trend at the week 8 time-point, although impedance was lower at the week 1 time-point in multiparous women compared with primiparous women. The notching prevalence was 22.5% (9/40) at week 1 and 95.0% (38/40) at week 8. The study revealed consistent evidence of a progressive increase of postpartum uterine impedance and provided new average UtA-PI and UtA-RI reference charts for weeks 1 through 8. Multiparity does not change the trend but does impart a lower rate of increase, likely as a consequence of previous vascular structural and functional differences.