Contribución al estudio de sistemas de hipertermia óptica y su aplicación en muestras biológicas

Las nanopartículas de metales nobles (especialmente las de oro) tienen un gran potencial asociado al desarrollo de sistemas de terapia contra el cáncer debido principalmente a sus propiedades ópticas, ya que cuando son irradiadas con un haz de luz sintonizado en longitud de onda con su máximo de Resonancia de Plasmón Superficial, absorben de manera muy eficiente dicha luz y la disipan rápidamente al medio en forma de calor localizado. Esta característica por tanto, puede ser aprovechada para conseguir elevar la temperatura de células tumorales hasta sobrepasar umbrales a partir de los cuales se produciría la muerte celular. Partiendo de estos principios, esta tesis se centra en el desarrollo y la caracterización de una serie de prototipos de hipertermia óptica basados en la irradiación de nanopartículas de oro con un haz de luz adecuado, así como en la aplicación in vitro de la terapia sobre células cancerígenas. Además, el trabajo se orienta a identificar y comprender los procesos mecánicos y térmicos asociados a este tipo de hipertermia, y a desarrollar modelos que los describan, estudiando y planteando nuevas formas de irradiación, para, en última instancia, poder optimizar los procesos descritos y hacerlos más efectivos. Los resultados obtenidos indican que, el uso de nanopartículas de oro, y más concretamente de nanorods de oro, para llevar a cabo terapias de hipertermia óptica, permite desarrollar terapias muy efectivas para inducir muerte en células cancerígenas, especialmente en tumores superficiales, o como complemento quirúrgico en tumores internos. Sin embargo, los efectos de la toxicidad de las nanopartículas de oro, aún deben ser detalladamente estudiados, ya que este tipo de terapias sólo será viable si se consigue una completa biocompatibilidad. Por otro lado, el estudio exhaustivo de los procesos térmicos que tienen lugar durante la irradiación de las nanopartículas ha dado lugar a una serie de modelos que permiten determinar la efectividad fototérmica de las nanopartículas y además, visualizar la evolución de la temperatura tanto a escala nanométrica como a escala macrométrica, en función de los parámetros ópticos y térmicos del sistema. El planteamiento de nuevas formas de irradiación y el desarrollo de dispositivos orientados a estudiar los fenómenos mecánicos que tienen lugar durante la irradiación pulsada de baja frecuencia y baja potencia de nanopartículas de oro, ha dado lugar a la detección de ondas de presión asociadas a procesos de expansión termoelástica, abriendo la puerta al desarrollo de terapias de hipertermia que combinen la muerte celular producida por calentamiento con la muerte derivada de los fenómenos mecánicos descritos.VII Noble metal nanoparticles (especially gold ones), have a huge potential in the development of therapy systems against cancer mainly due to their optical properties, so that, when these particles are irradiated with a light that is syntonized in wavelength with their maximum of Surface Plasmon Resonance, they effectively absorb and dissipate the light to the surrounding medium as localized heat. We can take advantage of this characteristic for rising the temperature of cancer cells above the threshold at which cellular death would occur. From these principles, this thesis is oriented to the development and characterization of a series of optical hyperthermia prototypes based on the irradiation of gold nanoparticles using the suitable light, and on the in vitro application of this therapy over cancer cells, to understand the mechanical and thermal processes associated with this kind of hyperthermia, developing descriptive models, and to study and to approach new ways of irradiation in order to, ultimately, optimize the described processes and make them more effective. The obtained results show that, the use of gold nanoparticles, and more specifically, of gold nanorods, to carry out optical hyperthermia therapies, allows the development of very effective therapies in order to induce death in VIII cancer cells, especially in superficial tumors, or like surgical complement in more internal tumors. However, the toxicity effects of the gold nanoparticles still need to be studied more detail, because this kind of therapies will be feasible only if a complete biocompatibility is achieved. On the other hand, the exhaustive study of the thermal processes that take place during the irradiation of the nanoparticles resulted in a series of models that allow the determination of the photothermal efficiency of the nanoparticles and also the visualization of the temperature evolution, both at nanoscale and at macroscale, as a function of the optical and thermal parameters of the system. The proposal of new ways of irradiation and the development of devices oriented to study the mechanical effects that take place during the low frequency and low power pulsing irradiation of gold nanoparticles has led to the detection of pressure waves associated to thermoelastic expansion processes, opening the door to the development of hyperthermia therapies that combine the cellular death due to the heating with the death derived from the described mechanical phenomena.

Integración arquitectónica y constructiva de sistemas fotovoltaicos de tecnología de lámina delgada en relación con la disipación térmica y almacenamiento de calor

Esta tesis doctoral contribuye al análisis y desarrollo de nuevos elementos constructivos que integran sistemas de generación eléctrica a través de células fotovoltaicas (FV); particularmente, basados en tecnología FV de lámina delgada. Para ello se estudia el proceso de la integración arquitectónica de éstos elementos (conocido internacionalmente como “Building Integrated Photovoltaic – BIPV”) mediante diferentes metodologías. Se inicia con el estudio de los elementos fotovoltaicos existentes y continúa con los materiales que conforman actualmente las pieles de los edificios y su posible adaptación a las diferentes tecnologías. Posteriormente, se propone una estrategia de integración de los elementos FV en los materiales constructivos. En ésta se considera la doble función de los elementos BIPV, eléctrica y arquitectónica, y en especial se plantea el estudio de la integración de elementos de disipación térmica y almacenamiento de calor mediante los materiales de cambio de fase (“Phase Change Materials – PCM”), todo esto con el objeto de favorecer el acondicionamiento térmico pasivo a través del elemento BIPV. Para validar dicha estrategia, se desarrolla una metodología experimental que consiste en el diseño y desarrollo de un prototipo denominado elemento BIPV/TF – PCM, así como un método de medida y caracterización en condiciones de laboratorio. Entre los logros alcanzados, destaca la multifuncionalidad de los elementos BIPV, el aprovechamiento de la energía residual del elemento, la reducción de los excedentes térmicos que puedan modificar el balance térmico de la envolvente del edificio, y las mejoras conseguidas en la producción eléctrica de los módulos fotovoltaicos por reducción de temperatura, lo que hará más sostenible la solución BIPV. Finalmente, como resultado del análisis teórico y experimental, esta tesis contribuye significativamente al estudio práctico de la adaptabilidad de los elementos BIPV en el entorno urbano por medio de una metodología que se basa en el desarrollo y puesta en marcha de una herramienta informática, que sirve tanto a ingenieros como arquitectos para verificar la calidad de la integración arquitectónica y calidad eléctrica de los elementos FV, antes, durante y después de la ejecución de un proyecto constructivo. ABSTRACT This Doctoral Thesis contributes to the analysis and development of new building elements that integrate power generation systems using photovoltaic solar cells (PV), particularly based on thin-film PV technology. For this propose, the architectural integration process is studied (concept known as "Building Integrated Photovoltaic - BIPV") by means of different methodologies. It begins with the study of existing PV elements and materials that are currently part of the building skins and the possible adaptation to different technologies. Subsequently, an integration strategy of PV elements in building materials is proposed. Double function of BIPV elements is considered, electrical and architectural, especially the heat dissipation and heat storage elements are studied, particularly the use Phase Change Materials– PCM in order to favor the thermal conditioning of buildings by means of the BIPV elements. For this propose, an experimental methodology is implemented, which consist of the design and develop of a prototype "BIPV/TF- PCM element" and measurement method (indoor laboratory conditions) in order to validate this strategy. Among the most important achievements obtained of this develop and results analysis includes, in particular, the multifunctionality of BIPV elements, the efficient use of the residual energy of the element, reduction of the excess heat that it can change the heat balance of the building envelope and improvements in electricity production of PV modules by reducing the temperature, are some benefits achieved that make the BIPV element will be more sustainable. Finally, as a result of theoretical and experimental analysis, this thesis contributes significantly to the practical study of the adaptability of BIPV elements in the urban environment by means of a novel methodology based on the development and implementation by computer software of a useful tool which serves as both engineers and architects to verify the quality of architectural integration and electrical performance of PV elements before, during, and after execution of a building projects.

Edificios de ECN mediante el sistema combinado de inyección en cámara y solución de puentes térmicos. Demostrador a escala real: edificio de viviendas

La mejora de la envolvente del edificio mediante inyección de aislamiento térmico en cámara de aire es una opción de rehabilitación energética económicamente viable, sin pérdida de superficie útil, con poca incidencia en el aspecto exterior y mínima molestia al usuario. Pero para aproximarse a los Edificios de Energía Casi Nula conviene combinarlo con la resolución de puentes térmicos. Se proponen dos soluciones de intervención, desde el exterior y el interior del cerramiento, mediante paneles ligeros industrializados capaces de corregir el comportamiento en estos puntos. Se ha realizado una intervención de inyección en un demostrador en Madrid, que está siendo monitorizado como parte de la investigación del sistema de inyección y su repercusión sobre los puentes térmicos. Como segunda fase de la intervención se plantea la implementación de los sistemas de paneles.

Homogeneidade e heterogeneidade nos sistemas educacionais: Argentina, Brasil, Chile e México

This study focus on the reconfiguration of educational management in Argentina, Brazil, Chile and Mexico, which was promoted by the new logic of social regulation and the new role attributed to the State, considering each country's own historicity. So, the cultural factors that interfere on the dynamics of the 90' school reform are analyzed. Aspects that show the homogeneity or heterogeneity of these reforms in the region, as well as local specificities that block out the concretization of the reform are underlined. It is shown that the historicity that characterizes the educational reform has taken, in each country, a form that can be called, in Mexico, conservative rupture; in Chile, conservative continuity; in Brazil, conservative renovation; and, in Argentina, interrupted rupture. Some conclusions about the impact of educational reform in the selected countries are recuperated through the analysis of 186 academic texts on the subject.

Sistemas aquosos bifásicos: fundamentos e aplicações para partição/purificação de proteínas

By the year 2005 the world biochemical market will reach an estimated $ 100 billion and separation processes are a vital link between lab discoveries and the fulfillment of this commercialization potential. The practical application of aqueous two-phase systems (ATPS) to extraction processes has been exploited for several years for the recovery of biological products. Unfortunately, this has not resulted in an extensive presence of the technique in commercial processes. In this paper a critical overview of the fundamental thermodynamic properties related to formation of aqueous two-phase systems and their application to extraction and purification of bioparticules is presented.

Sistematização do dimensionamento técnico e econômico de sistemas fotovoltaicos isolados por meio de programa computacional

One of the main referring subjects to the solar energy is how to compare it economically with other sources of energy, as much alternatives as with conventionals (like the electric grid). The purpose of this work was to develop a software which congregates the technical and economic main data to identify, through methods of microeconomic analysis, the commercial viability in the sizing of photovoltaic systems, besides considering the benefits proceeding from the proper energy generation. Considering the period of useful life of the components of the generation system of photovoltaic electricity, the costs of the energy proceeding from the conventional grid had been identified. For the comparison of the conventional sources, electric grid and diesel generation, three scenes of costs of photovoltaic panels and two for the factor of availability of diesel generation had been used. The results have shown that if the cost of the panels is low and the place of installation is more distant of the electric grid, the photovoltaic system becomes the best option.

Teores de nutrientes na alface irrigada com água residuária aplicada por sistemas de irrigação

A trial was carried out to evaluate the chemical composition in the aerial part of lettuce, cv. 'Elisa', irrigated with wastewater treated with constructed wetland and source deposit water, grown on a Rhodic Hapludox Soil, using the irrigation systems sprinkle, subsurface drip and surface drip irrigation. The experiment was carried out from August 17th to October 3rd of 2001 and the chemical analyses of the lettuce were accomplished to 47 days after transplanting of the seedling. The aerial part of the lettuce was analyzed as for the levels of total nitrogen, nitrate, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, sulfur, iron, manganese, copper, zinc, sodium, boron, cobalt and molybdenum. The sodium and the sulfur presented higher levels than the maximum suitable in the aerial part of the lettuce and the smallest level of magnesium, while other chemical elements analyzed were normal and appropriate considering the standard for well-nourished plants, not being influenced by the water type. The sodium was the chemical element that presented the highest levels in the aerial part of the lettuce in the treatments irrigated with wastewater, presenting significant difference in relationship to the treatments irrigated with source deposit water in the three irrigation systems. The use of the different irrigation systems by the application of wastewater treated with constructed wetland did not interfere in the levels of nutrients in the aerial part of the lettuce.

Administração limpa e enxuta em sistemas hidráulicos de colhedoras de cana-de-açúcar

Among the important changes in the production processes, it is necessary to guarantee the sustainability of the human enterprises, what makes us to foresee changes in the managerial administration to adapt to a new model, with the insert of the concepts of Clean Production, Cleaner, Lean and Total Productive Maintenance (TPM). The main focus of this work was to elaborate a methodology that made it possible to guarantee the reliability in the waterworks of the sugarcane harvester, identifying and analyzing the manners of flaws, in order to result in the improvement of the environmental and socioeconomic quality in the atmosphere of an industry of sugarcane through the significant decrease of hydraulic oil spill. Through the existent report in ERP (Enterprise Resource Planning), used in a Sugarcane Industry Plant, it was possible to accompany of the operational acting of the sugarcane harvester used during 03 crops, regarding the manners of flaws in the waterworks of the same ones, and, in one of the crops it was elaborated the total control of the waterworks of 5 harvesters. Based on the obtained data and the developed methodology it was possible to develop a software that specifies the electric outlet of decisions.

Futebol : Analises qualitativas e quantitativas para verificação e modulação de padrões e sistemas complexos de jogo

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Cultivares de batata para sistemas orgânicos de produção

Informações a respeito de cultivares adaptadas ao sistema de cultivo orgânico são escassas. O objetivo deste estudo foi avaliar, sob sistema de cultivo orgânico, genótipos nacionais e estrangeiros desenvolvidos para o cultivo convencional, quanto ao potencial produtivo, em condições de campo. O experimento foi conduzido em 2008, no Pólo APTA Leste Paulista, em Monte Alegre do Sul-SP. O delineamento experimental foi em blocos ao acaso, com 18 tratamentos e quatro repetições. Cada parcela foi constituída por 80 batatas-semente, dispostas em quatro linhas de 5 m de comprimento, espaçadas de 80 cm, com 25 cm entre tubérculos. Os genótipos avaliados foram Agata, Asterix, Caesar, Cupido, Éden, Melody, Novella e Vivaldi, de origem estrangeira; e Apuã, Aracy, Catucha, IAC Aracy Ruiva, Itararé, Monte Alegre 172, IAC 6090, APTA 16.5, APTA 15.20 e APTA 21.54, nacionais. Foram avaliadas as características de produtividade total e comercial de tubérculos, massa média total e comercial de tubérculos, teor de matéria seca e severidade da pinta-preta (Alternaria solani). Os clones APTA 16.5, APTA 21.54 e IAC 6090, e as cultivares Cupido, Apuã, Itararé e Monte Alegre 172 foram os mais produtivos. 'APTA 21.54' superou os demais em relação a produtividade comercial (18,07 t ha-1), sendo que 'APTA 16.5', 'Cupido', 'IAC 6090' e 'Itararé' formaram o segundo grupo. As maiores massas médias de tubérculos foram apresentadas pelas cultivares Itararé e Cupido. O clone IAC 6090 e as cultivares Aracy e Aracy Ruiva foram as que apresentaram maiores teores de matéria seca, com valor médio de 22,91%. 'APTA 16.5', 'Apuã', 'Aracy', 'Aracy Ruiva', 'Éden', 'Ibituaçú' e 'Monte Alegre 172' apresentaram alto nível de resistência à pinta-preta. As cultivares Itararé, Apuã e Cupido são adaptadas ao cultivo orgânico, e os clones avançados APTA 16.5, APTA 21.54 e IAC 6090 apresentam potencial de cultivo no sistema orgânico.

Classificação de sistemas meteorológicos e comparação da precipitação estimada pelo radar e medida pela rede telemétrica na bacia hidrográfica do alto Tietê

Foram analisadas características da precipitação estimada a partir de 145.194 campos de refletividade, de um total de 827 dias entre 1998 e 2003, obtidos do Radar Meteorológico de São Paulo (RSP). Os eventos foram classificados de acordo com intensidades de precipitação; em Convectivos (EC) e Estratiformes (EE). Quanto à morfologia, cinco tipos de sistemas foram identificados; Convecção Isolada (CI), Brisa Marítima (BM), Linhas de Instabilidade (LI), Bandas Dispersas (BD) e Frentes Frias (FF). Eventos convectivos dominam na primavera e verão e estratiformes no outono e inverno. A CI e a BM tiveram maiores picos de atuação entre outubro e março enquanto as FF de abril a setembro. BD atuam durante todo o ano e as LI só não foram observadas nos meses de junho e julho. Uma comparação pontual entre a precipitação medida pela telemetria e estimada com o radar foi realizada e, mostrou haver, na maioria dos casos, um viés positivo do RSP, para acumulações de 10, 30 e 60 minutos. Com o objetivo de integrar as estimativas de precipitação do radar com as medidas da rede telemétrica, por meio de uma análise objetiva estatística, foram obtidas dos campos de precipitação do radar as estruturas das correlações espaciais em função da distância para acumulações de chuva de 15, 30, 60 e 120 minutos para os cinco tipos de sistemas precipitantes que foram caracterizados. As curvas das correlações espaciais médias de todos os eventos de precipitação de cada sistema foram ajustadas por funções polinomiais de sexta ordem. Os resultados indicam diferenças significativas na estrutura espacial das correlações entre os sistemas precipitantes.

Aplicação do ultra-som em sistemas eletroquímicos: considerações teóricas e experimentais

The aim of this review is to present and discuss the applications of ultrasound in electrochemical systems such as in sonoelectroanalysis and sonoelectrolysis for the electrochemical combustion of organic compounds. Initially, theoretical and experimental aspects are discussed, particularly those related to the enhancement of mass transport and the surface cleaning effects. Some results are included to illustrate alternative geometries for the experimental measurements and the working electrodes used in these systems. In the sequence, the available publications are presented and discussed to demonstrate that ultrasound combined with electrochemical techniques is a powerful set-up for the detection of analytes such as metals and/or organic compounds in hostile media and for the effective destruction of toxic organic substances. At the end, a table summarizes the results already published in the literature.

Influência de diferentes sistemas de solvente água-etanol sobre as propriedades físico-químicas e espectroscópicas dos compostos macrocíclicos feofitina e clorofila α

This work focus on the influence of solvent on the photophysical properties of chlorophyll α and pheophytin. Both compounds are related to the photosynthesis process and are considered prototypes of photosensitizers in Photodynamic Therapy. Fluorescence measurements were developed using water/ethanol mixtures at different compositions, since both solvents could be employed in biological applications. The spectroscopic properties of these compounds undergo profound changes depending on water content in the ethanol due to auto-aggregation processes. The major hydrophobicity and the lower dielectric constant of ethanol when compared with water precluded significantly the auto-aggregation process of these compounds.

Uso de sistemas de informação geográfica em campanhas de vacinação contra a raiva

OBJETIVO: Desenvolver método para planejamento e avaliação de campanhas de vacinação contra a raiva animal. MÉTODOS: O desenvolvimento da metodologia baseou-se em sistemas de informação geográfica para estimar a população e a densidade animal (canina e felina) por setores censitários e subprefeituras do município de São Paulo, em 2002. O número de postos de vacinação foi estimado para atingir uma dada cobertura vacinal. Foram utilizadas uma base de dados censitários para a população humana, e estimativas para razões cão:habitante e gato:habitante. RESULTADOS: Os números estimados foram de 1.490.500 cães e 226.954 gatos em São Paulo, uma densidade populacional de 1.138,14 animais domiciliados por km². Foram vacinados, na campanha de 2002, 926.462 animais, garantindo uma cobertura vacinal de 54%. O número total estimado de postos no município para atingir uma cobertura vacinal de 70%, vacinando em média 700 animais por posto foi de 1.729. Estas estimativas foram apresentadas em mapas de densidade animal, segundo setores censitários e subprefeituras. CONCLUSÕES: A metodologia desenvolvida pode ser aplicada de forma sistemática no planejamento e no acompanhamento das campanhas de vacinação contra a raiva, permitindo que sejam identificadas áreas de cobertura vacinal crítica.

Características de carcaça de ovelhas de descarte das raças Ideal e Texel terminadas em dois sistemas de alimentação

Avaliaram-se as características de carcaça de ovelhas de descarte das raças Ideal e Texel terminadas em dois sistemas de alimentação. Utilizaram-se 20 ovelhas (10 da raça Ideal e 10 da raça Texel) aleatoriamente distribuídas de acordo com o grupo genético em dois manejos alimentares (confinamento e pastagem cultivada). Os abates foram realizados quando os animais atingiram 3,5 pontos de condição corporal. Os pesos de carcaça quente (PCQ) e de carcaça fria (PCF) e os rendimentos de carcaça quente (RCQ) e de carcaça fria (RCF) das ovelhas Texel foram maiores que os das ovelhas Ideal: 27,85 e 19,04 kg; 27,08 e 18,43 kg; 47,25 e 45,20% e 45,95 e 43,72%, respectivamente. O peso dos cortes perna, paleta, pescoço e costela e os pesos de músculos, ossos e gordura da perna dos animais da raça Texel foram superiores aos obtidos na raça Ideal. Quando avaliadas em porcentagem do peso corporal, no entanto, essas características não diferiram entre as duas raças. O manejo alimentar não influenciou as características de carcaça de ovelhas de descarte. Ovelhas Texel apresentam cortes maiores que os de ovelhas Ideal.