Assessment of PEG on Polymeric Particles Surface, a Key Step in Drug Carrier Translation

Injectable drug nanocarriers have greatly benefited in their clinical development from the addition of a superficial hydrophilic corona to improve their cargo pharmacokinetics. The most studied and used polymer for this purpose is poly(ethylene glycol), PEG. However, in spite of its wide use for over two decades now, there is no general consensus on the optimum PEG chain coverage-density and size required to escape from the mononuclear phagocyte system and to extend the circulation time. Moreover, cellular uptake and active targeting may have conflicting requirements in terms of surface properties of the nanocarriers which complicates even more the optimization process. These persistent issues can be largely attributed to the lack of straightforward characterization techniques to assess the coverage-density, the conformation or the thickness of a PEG layer grafted or adsorbed on a particulate drug carrier and is certainly one of the main reasons why so few clinical applications involving PEG coated particle-based drug delivery systems are under clinical trial so far. The objective of this review is to provide the reader with a brief description of the most relevant techniques used to assess qualitatively or quantitatively PEG chain coverage-density, conformation and layer thickness on polymeric nanoparticles. Emphasis has been made on polymeric particle (solid core) either made of copolymers containing PEG chains or modified after particle formation. Advantages and limitations of each technique are presented as well as methods to calculate PEG coverage-density and to investigate PEG chains conformation on the NP surface.

Preparation of sub-micrometre thick CulnSe2 films using sequential evaporation technique for device fabrication

In this work. Sub-micrometre thick CulnSe2 films were prepared using different techniques viz, selenization through chemically deposited Selenium and Sequential Elemental Evaporation. These methods are simpler than co-evaporation technique, which is known to be the most suitable one for CulnSe2 preparation. The films were optimized by varying the composition over a wide range to find optimum properties for device fabrication. Typical absorber layer thickness of today's solar cell ranges from 2-3m. Thinning of the absorber layer is one of the challenges to reduce the processing time and material usage, particularly of Indium. Here we made an attempt to fabricate solar cell with absorber layer of thickness layer, replacing toxic CdS.

Electron energy loss spectroscopy assessment of cationic migration in La2/3Ca1/3MnO3 thin films

Màster en Nanociència i Nanotecnologia curs 2006-2007. Directors: Francesca Peiró i Martínez and Jordi Arbiol i Cobos

A Study Of The Effect Of Electrode And Overlayer Films On The Electrical Properties Of Certain Metal Films

This thesis consists of a study of the effect of electrode films and overlayer films on the electrical properties of certain metal films. The films have been prepared on glass substrates by thermal evapouration in a vaccum 10 terr. The properties of Al films on Ag, Al,Au and Cu films on In electrodes ,and Bi/Ag bilayer films have been studied. The influence of annealing electrodes at higher temperature on the electrical properties of metal films has also been investigated. Further the effect of varying layer thickness in the bilayer films ,both annealed at higher temperature and annealed at room temperature have been examined.

Spontane Strukturbildung in Mehrschichtsystemen unter Verwendung Molekularer Gläser

Den Schwerpunkt dieser Dissertation bildet zum einen die Entwicklung eines theoretischen Modells zur Beschreibung des Strukturbildungsprozesses in organisch/anorganischen Doppelschichtsystemen und zum anderen die Untersuchung der Übertragbarkeit dieser theoretisch gewonnenen Ergebnisse auf reale Systeme. Hierzu dienen systematische experimentelle Untersuchungen dieses Phänomens an einem Testsystem. Der Bereich der selbstorganisierenden Systeme ist von hohem wissenschaftlichen Interesse, erlaubt er doch die Realisierung von Strukturen, die nicht den Begrenzungen heutiger Techniken unterliegen, wie etwa der Beugung bei lithographischen Verfahren. Darüber hinaus liefert ein vertieftes Verständnis des Strukturbildungsprozesses auch eine Möglichkeit, im Falle entsprechender technischer Anwendungen Instabilitäten innerhalb der Schichtsysteme zu verhindern und somit einer Degradation der Bauteile entgegenzuwirken. Im theoretischen Teil der Arbeit konnte ein Modell im Rahmen der klassischen Elastizitätstheorie entwickelt werden, mit dessen Hilfe sich die Entstehung der Strukturen in Doppelschichtsystemen verstehen läßt. Der hier gefundene funktionale Zusammenhang zwischen der Periode der Strukturen und dem Verhältnis der Schichtdicken von organischer und anorganischer Schicht, wird durch die experimentellen Ergebnisse sehr gut bestätigt. Die Ergebnisse zeigen, daß es technologisch möglich ist, über die Vorgabe der Schichtdicke in einem Materialsystem die Periodizität der entstehenden Strukturen vorzugeben. Darüber hinaus liefert das vorgestellte Modell eine Stabilitätsbedingung für die Schichtsysteme, die es ermöglicht, zu jedem Zeitpunkt die dominierende Mode zu identifizieren. Ein Schwerpunkt der experimentellen Untersuchungen dieser Arbeit liegt auf der Strukturbildung innerhalb der Schichtsysteme. Das Testsystem wurde durch Aufbringen einer organischen Schicht - eines sog. Molekularen Glases - auf ein Glassubstrat realisiert, als Deckschicht diente eine Siliziumnitrid-Schicht. Es wurden Proben mit variierenden Schichtdicken kontrolliert erwärmt. Sobald die Temperatur des Schichtsystems in der Größenordnung der Glasübergangstemperatur des jeweiligen organischen Materials lag, fand spontan eine Strukturbildung auf Grund einer Spannungsrelaxation statt. Es ließen sich durch die Wahl einer entsprechenden Heizquelle unterschiedliche Strukturen realisieren. Bei Verwendung eines gepulsten Lasers, also einer kreisförmigen Wärmequelle, ordneten sich die Strukturen konzentrisch an, wohingegen sich ihre Ausrichtung bei Verwendung einer flächenhaften Heizplatte statistisch verteilte. Auffällig bei allen Strukturen war eine starke Modulation der Oberfläche. Ferner konnte in der Arbeit gezeigt werden, daß sich durch eine gezielte Veränderung der Spannungsverteilung innerhalb der Schichtsysteme die Ausrichtung der Strukturen (gezielt) manipulieren ließen. Unabhängig davon erlaubte die Variation der Schichtdicken die Realisierung von Strukturen mit einer Periodizität im Bereich von einigen µm bis hinunter zu etwa 200 nm. Die Kontrolle über die Ausrichtung und die Periodizität ist Grundvoraussetzung für eine zukünftige technologische Nutzung des Effektes zur kontrollierten Herstellung von Mikro- bzw. Nanostrukturen. Darüber hinaus konnte ein zunächst von der Strukturbildung unabhängiges Konzept eines aktiven Sensors für die optische Raster-Nahfeld-Mikroskopie vorgestellt werden, das das oben beschriebene System, bestehend aus einem fluoreszierenden Molekularen Glas und einer Siliziumnitrid-Deckschicht, verwendet. Erste theoretische und experimentelle Ergebnisse zeigen das technologische Potential dieses Sensortyps.

Magnetische Kopplungen in magneto-optischen Speicherschichten

Im Rahmen dieser Arbeit wurden magneto-optische Speicherschichten und ihre Kopplungen untereinander untersucht. Hierzu wurden zum Einen die für die magneto-optische Speichertechnologie "klassischen" Schichten aus RE/TM-Legierungen verwendet, zum Anderen aber auch erfolgreich Granate integriert, die bisher nicht in diesem Anwendungsgebiet verwendet wurden. Einleitend werden die magneto-optischen Verfahren, die resultierenden Anforderungen an die dünnen Schichten und die entsprechenden physikalischen Grundlagen diskutiert. Außerdem wird auf das Hochfrequenz-Sputtern von RE/TM-Legierungen eingegangen und die verwendeten magneto-optischen Messverfahren werden erläutert [Kap. 2 & 3]. Die Untersuchungen an RE/TM-Schichten bestätigen die aus der Literatur bekannten Eigenschaften. Sie lassen sich effektiv, und für magneto-optische Anwendungen geeignet, über RF-Sputtern herstellen. Die unmittelbaren Schicht-Parameter, wie Schichtdicke und Terbium-Konzentration, lassen sich über einfache Zusammenhänge einstellen. Da die Terbium-Konzentration eine Änderung der Kompensationstemperatur bewirkt, lässt sich diese mit Messungen am Kerr-Magnetometer überprüfen. Die für die Anwendung interessante senkrechte magnetische Anisotropie konnte ebenfalls mit den Herstellungsbedingungen verknüpft werden. Bei der Herstellung der Schichten auf einer glatten Glas-Oberfläche (Floatglas) zeigt die RE/TM-Schicht bereits in den ersten Lagen ein Wachstumsverhalten, das eine senkrechte Anisotropie bewirkt. Auf einer Quarzglas- oder Keramik-Oberfläche wachsen die ersten Lagen in einer durch das Substrat induzierten Struktur auf, danach ändert sich das Wachstumsverhalten stetig, bis eine senkrechte Anisotropie erreicht wird. Dieses Verhalten kann auch durch verschiedene Pufferschichten (Aluminium und Siliziumnitrid) nur unwesentlich beeinflusst werden [Kap. 5 & Kap. 6]. Bei der direkten Aufbringung von Doppelschichten, bestehend aus einer Auslese-Schicht (GdFeCo) auf einer Speicherschicht (TbFeCo), wurde die Austausch-Kopplung demonstriert. Die Ausleseschicht zeigt unterhalb der Kompensationstemperatur keine Kopplung an die Speicherschicht, während oberhalb der Kompensationstemperatur eine direkte Kopplung der Untergitter stattfindet. Daraus ergibt sich das für den MSR-Effekt erwünschte Maskierungsverhalten. Die vorher aus den Einzelschichten gewonnen Ergebnisse zu Kompensationstemperatur und Wachstumsverhalten konnten in den Doppelschichten wiedergefunden werden. Als Idealfall erweist sich hier die einfachste Struktur. Man bringt die Speicherschicht auf Floatglas auf und bedeckt diese direkt mit der Ausleseschicht [Kap. 7]. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, den Faraday-Effekt einer Granatschicht als verstärkendes Element zu nutzen. Im anwendungstauglichen, integrierten Schichtsystem konnten die kostengünstig, mit dem Sol-Gel-Verfahren produzierten, Granate die strukturellen Anforderungen nicht erfüllen, da sich während der Herstellung Risse und Löcher gebildet haben. Bei der experimentellen Realisierung mit einer einkristallinen Granatschicht und einer RE/TM-Schicht konnte die prinzipielle Eignung des Schichtsystems demonstriert werden [Kap. 8].

1.55 µm High-Speed QDs Lasers for Optical Telecommunication Applications

In this work investigation of the QDs formation and the fabrication of QD based semiconductor lasers for telecom applications are presented. InAs QDs grown on AlGaInAs lattice matched to InP substrates are used to fabricate lasers operating at 1.55 µm, which is the central wavelength for far distance data transmission. This wavelength is used due to its minimum attenuation in standard glass fibers. The incorporation of QDs in this material system is more complicated in comparison to InAs QDs in the GaAs system. Due to smaller lattice mismatch the formation of circular QDs, elongated QDs and quantum wires is possible. The influence of the different growth conditions, such as the growth temperature, beam equivalent pressure, amount of deposited material on the formation of the QDs is investigated. It was already demonstrated that the formation process of QDs can be changed by the arsenic species. The formation of more round shaped QDs was observed during the growth of QDs with As2, while for As4 dash-like QDs. In this work only As2 was used for the QD growth. Different growth parameters were investigated to optimize the optical properties, like photoluminescence linewidth, and to implement those QD ensembles into laser structures as active medium. By the implementation of those QDs into laser structures a full width at half maximum (FWHM) of 30 meV was achieved. Another part of the research includes the investigation of the influence of the layer design of lasers on its lasing properties. QD lasers were demonstrated with a modal gain of more than 10 cm-1 per QD layer. Another achievement is the large signal modulation with a maximum data rate of 15 Gbit/s. The implementation of optimized QDs in the laser structure allows to increase the modal gain up to 12 cm-1 per QD layer. A reduction of the waveguide layer thickness leads to a shorter transport time of the carriers into the active region and as a result a data rate up to 22 Gbit/s was achieved, which is so far the highest digital modulation rate obtained with any 1.55 µm QD laser. The implementation of etch stop layers into the laser structure provide the possibility to fabricate feedback gratings with well defined geometries for the realization of DFB lasers. These DFB lasers were fabricated by using a combination of dry and wet etching. Single mode operation at 1.55 µm with a high side mode suppression ratio of 50 dB was achieved.

Room-temperature continuous-wave operation of GaInNAs/GaAs quantum dot laser with GaAsN barrier grown by solid source molecular beam epitaxy

We present the results of GaInNAs/GaAs quantum dot structures with GaAsN barrier layers grown by solid source molecular beam epitaxy. Extension of the emission wavelength of GaInNAs quantum dots by ~170nm was observed in samples with GaAsN barriers in place of GaAs. However, optimization of the GaAsN barrier layer thickness is necessary to avoid degradation in luminescence intensity and structural property of the GaInNAs dots. Lasers with GaInNAs quantum dots as active layer were fabricated and room-temperature continuous-wave lasing was observed for the first time. Lasing occurs via the ground state at ~1.2μm, with threshold current density of 2.1kA/cm[superscript 2] and maximum output power of 16mW. These results are significantly better than previously reported values for this quantum-dot system.

Macrodisco y glaucoma en individuos estudiados con tomografía óptica coherente

Introducción: El glaucoma representa la tercera causa de ceguera a nivel mundial y un diagnóstico oportuno requiere evaluar la excavación del nervio óptico que está relacionada con el área del mismo. Existen reportes de áreas grandes (macrodiscos) que pueden ser protectoras, mientras otros las asocian a susceptibilidad para glaucoma. Objetivo: Establecer si existe asociación entre macrodisco y glaucoma en individuos estudiados con Tomografía Optica Coherente (OCT ) en la Fundación Oftalmológica Nacional. Métodos: Estudio transversal de asociación que incluyó 25 ojos con glaucoma primario de ángulo abierto y 74 ojos sanos. A cada individuo se realizó examen oftalmológico, campo visual computarizado y OCT de nervio óptico. Se compararon por grupos áreas de disco óptico y número de macrodiscos, definidos según Jonas como un área de la media más dos desviaciones estándar y según Adabache como área ≥3.03 mm2 quien evaluó población Mexicana. Resultados: El área promedio de disco óptico fue 2,78 y 2,80 mm2 glaucoma Vs. sanos. De acuerdo al criterio de Jonas, se observó un macrodisco en el grupo sanos y según criterio de Adabache se encontraron ocho y veinticinco macrodiscos glaucoma Vs. sanos. (OR=0,92 IC95%=0.35 – 2.43). Discusión: No hubo diferencia significativa (P=0.870) en el área de disco entre los dos grupos y el porcentaje de macrodiscos para los dos grupos fue similar, aunque el bajo número de éstos no permitió concluir en términos estadísticos sobre la presencia de macrodisco y glaucoma.

Cambios maculares y de capa de fibras nerviosas ganglionares posterior a la vitrectomía pars plana y sus factores pronósticos en la fundación oftalmológica nacional

OBJETIVOS: Determinar los factores pronóstico, cambios maculares morfológicos y de capa de fibras nerviosas ganglionares posterior a vitrectomía pars plana, en la Fundación Oftalmológica Nacional. MATERIALES Y MÉTODOS: Estudio longitudinal de antes y después (3y6 meses) de la vitrectomía pars plana (VPP) en pacientes con membrana epirretiniana, agujero macular, síndrome de tracción vítreo macular y opacidades vítreas no-inflamatorias. Se realizó seguimiento clínico y con tomografía de coherencia óptica. RESULTADOS: Grupo de 60 pacientes (mujeres 65.0%), edad promedio 65.45+9.49años y tiempo de enfermedad promedio 23+29.79meses. Las indicaciones de VPP (n=60ojos) fueron agujero macular (38.3%) y membrana epirretiniana (36.7%). Se encontró diferencia significativa entre grosor del complejo capa de células ganglionares (CCG)+capa plexiforme interna (CPI) inicial y 3 meses (p=0.039), correlación entre grosor del complejo CCG+CPI al tercer y sexto mes (r=0.704,p<0.001) y grosor del complejo CCG+CPI al tercer mes con grosor foveal central (CFT) al tercer y sexto mes (r=–0.594,p<0.001 y r=–0.595,p=0.001). Mayores de 65años tenían menor grosor de CFNG a 6meses (r=-0.528,p=0.007). El grosor de CFNG promedio y la presencia de la zona elipsoide inicial fueron factores pronósticos de buena agudeza visual al tercer mes de VPP (r2=0.414,p=0.018, y r2=0.414,p=0.010). CONCLUSIÓN: El grosor de CFNG y la presencia de la zona elipsoide inicial tienen alta capacidad predictiva de buena agudeza visual al tercer mes de VPP, y, correlación inversa entre grosor del complejo CCG+CPI con CFT al tercer y sexto mes de VPP.

Atomic diffusion induced by stress relaxation in InGaAs/GaAs epitaxial layers

The origin of the microscopic inhomogeneities in InxGa1-xAs layers grown on GaAs by molecular beam epitaxy is analyzed through the optical absorption spectra near the band gap. It is seen that, for relaxed thick layers of about 2.8μm, composition inhomogeneities are responsible for the band edge smoothing into the whole compositional range (0.05layers strain inhomogeneities are dominant. This evolution in line with layer thickness is due to the atomic diffusion at the surface during growth, induced by the strain inhomogeneities that arise from stress relaxation. In consequence, the strain variations present in the layer are converted into composition variations during growth. This process is energetically favorable as it diminishes elastic energy. An additional support to this hypothesis is given by a clear proportionality between the magnitude of the composition variations and the mean strain

Modelling oil absorption during post-frying cooling - II: solution of the mathematical model, model testing and simulations

The mathematical models that describe the immersion-frying period and the post-frying cooling period of an infinite slab or an infinite cylinder were solved and tested. Results were successfully compared with those found in the literature or obtained experimentally, and were discussed in terms of the hypotheses and simplifications made. The models were used as the basis of a sensitivity analysis. Simulations showed that a decrease in slab thickness and core heat capacity resulted in faster crust development. On the other hand, an increase in oil temperature and boiling heat transfer coefficient between the oil and the surface of the food accelerated crust formation. The model for oil absorption during cooling was analysed using the tested post-frying cooling equation to determine the moment in which a positive pressure driving force, allowing oil suction within the pore, originated. It was found that as crust layer thickness, pore radius and ambient temperature decreased so did the time needed to start the absorption. On the other hand, as the effective convective heat transfer coefficient between the air and the surface of the slab increased the required cooling time decreased. In addition, it was found that the time needed to allow oil absorption during cooling was extremely sensitive to pore radius, indicating the importance of an accurate pore size determination in future studies.

Adsorption of frog foam nest proteins at the air-water interface

The surfactant properties of aqueous protein mixtures ( ranaspumins) from the foam nests of the tropical frog Physalaemus pustulosus have been investigated by surface tension, two-photon excitation. uorescence microscopy, specular neutron reflection, and related biophysical techniques. Ranaspumins lower the surface tension of water more rapidly and more effectively than standard globular proteins under similar conditions. Two- photon excitation. uorescence microscopy of nest foams treated with fluorescent marker ( anilinonaphthalene sulfonic acid) shows partitioning of hydrophobic proteins into the air-water interface and allows imaging of the foam structure. The surface excess of the adsorbed protein layers, determined from measurements of neutron reflection from the surface of water utilizing H2O/D2O mixtures, shows a persistent increase of surface excess and layer thickness with bulk concentration. At the highest concentration studied ( 0.5 mg ml(-1)), the adsorbed layer is characterized by three distinct regions: a protruding top layer of similar to20 Angstrom, a middle layer of similar to30 Angstrom, and a more diffuse submerged layer projecting some 25 Angstrom into bulk solution. This suggests a model involving self-assembly of protein aggregates at the air-water interface in which initial foam formation is facilitated by specific surfactant proteins in the mixture, further stabilized by subsequent aggregation and cross-linking into a multilayer surface complex.

The manufacture and spectral assessment of the filters and antireflection coatings for use in the HIRDLS instrument

This paper describes the design and manufacture of the filters and antireflection coatings used in the HIRDLS instrument. The multilayer design of the filters and coatings, choice of layer materials, and the deposition techniques adopted to ensure adequate layer thickness control is discussed. The spectral assessment of the filters and coatings is carried out using a FTIR spectrometer; some measurement results are presented together with discussion of measurement accuracy and the identification and avoidance of measurement artifacts. The post-deposition processing of the filters by sawing to size, writing of an identification code onto the coatings and the environmental testing of the finished filters are also described.

Parametrizing the horizontal inhomogeneity of ice water content using CloudSat data products

In order to calculate unbiased microphysical and radiative quantities in the presence of a cloud, it is necessary to know not only the mean water content but also the distribution of this water content. This article describes a study of the in-cloud horizontal inhomogeneity of ice water content, based on CloudSat data. In particular, by focusing on the relations with variables that are already available in general circulation models (GCMs), a parametrization of inhomogeneity that is suitable for inclusion in GCM simulations is developed. Inhomogeneity is defined in terms of the fractional standard deviation (FSD), which is given by the standard deviation divided by the mean. The FSD of ice water content is found to increase with the horizontal scale over which it is calculated and also with the thickness of the layer. The connection to cloud fraction is more complicated; for small cloud fractions FSD increases as cloud fraction increases while FSD decreases sharply for overcast scenes. The relations to horizontal scale, layer thickness and cloud fraction are parametrized in a relatively simple equation. The performance of this parametrization is tested on an independent set of CloudSat data. The parametrization is shown to be a significant improvement on the assumption of a single-valued global FSD