In vitro studies of multiwalled carbon nanotube/ultrahigh molecular weight polyethylene nanocomposites with osteoblast-like MG63 cells

Carbon nanotubes are highly versatile materials; new applications using them are continuously being developed. Special attention is being dedicated to the possible use of multiwalled carbon nanotubes in biomaterials contacting with bone. However, carbon nanotubes are also controversial in regards to effects exerted on living organisms. Carbon nanotubes can be used to improve the tribological properties of polymer/composite materials. Ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) is a polymer widely used in orthopedic applications that imply wear and particle generation. We describe here the response of human osteoblast-like MG63 cells after 6 days of culture in contact with artificially generated particles from both UHMWPE polymer and multiwalled carbon nanotubes (MWCNT)/UHMWPE nanocomposites. This novel composite has superior wear behavior, having thus the potential to reduce the number of revision hip arthroplasty surgeries required by wear failure of acetabular cups and diminish particle-induced osteolysis. The results of an in vitro study of viability and proliferation and interleukin-6 (IL-6) production suggest good cytocompatibility, similar to that of conventional UHMWPE (WST-1 assay results are reported as percentage of control ± SD: UHMWPE = 96.19 ± 7.92, MWCNT/UHMWPE = 97.92 ± 8.29%; total protein: control = 139.73 ± 10.78, UHMWPE = 137.07 ± 6.17, MWCNT/UHMWPE = 163.29 ± 11.81 µg/mL; IL-6: control = 90.93 ± 10.30, UHMWPE = 92.52 ± 11.02, MWCNT/UHMWPE = 108.99 ± 9.90 pg/mL). Standard cell culture conditions were considered as control. These results, especially the absence of significant elevation in the osteolysis inductor IL-6 values, reinforce the potential of this superior wear-resistant composite for future orthopedic applications, when compared to traditional UHMWPE.

Viability of mesenchymal stem cells during electrospinning

Tissue engineering is a technique by which a live tissue can be re-constructed and one of its main goals is to associate cells with biomaterials. Electrospinning is a technique that facilitates the production of nanofibers and is commonly used to develop fibrous scaffolds to be used in tissue engineering. In the present study, a different approach for cell incorporation into fibrous scaffolds was tested. Mesenchymal stem cells were extracted from the wall of the umbilical cord and mononuclear cells from umbilical cord blood. Cells were re-suspended in a 10% polyvinyl alcohol solution and subjected to electrospinning for 30 min under a voltage of 21 kV. Cell viability was assessed before and after the procedure by exclusion of dead cells using trypan blue staining. Fiber diameter was observed by scanning electron microscopy and the presence of cells within the scaffolds was analyzed by confocal laser scanning microscopy. After electrospinning, the viability of mesenchymal stem cells was reduced from 88 to 19.6% and the viability of mononuclear cells from 99 to 8.38%. The loss of viability was possibly due to the high viscosity of the polymer solution, which reduced the access to nutrients associated with electric and mechanical stress during electrospinning. These results suggest that the incorporation of cells during fiber formation by electrospinning is a viable process that needs more investigation in order to find ways to protect cells from damage.

In vitro cultivation of canine multipotent mesenchymal stromal cells on collagen membranes treated with hyaluronic acid for cell therapy and tissue regeneration

Support structures for dermal regeneration are composed of biodegradable and bioresorbable polymers, animal skin or tendons, or are bacteria products. The use of such materials is controversial due to their low efficiency. An important area within tissue engineering is the application of multipotent mesenchymal stromal cells (MSCs) to reparative surgery. The combined use of biodegradable membranes with stem cell therapy may lead to promising results for patients undergoing unsuccessful conventional treatments. Thus, the aim of this study was to test the efficacy of using membranes composed of anionic collagen with or without the addition of hyaluronic acid (HA) as a substrate for adhesion and in vitro differentiation of bone marrow-derived canine MSCs. The benefit of basic fibroblast growth factor (bFGF) on the differentiation of cells in culture was also tested. MSCs were collected from dog bone marrow, isolated and grown on collagen scaffolds with or without HA. Cell viability, proliferation rate, and cellular toxicity were analyzed after 7 days. The cultured cells showed uniform growth and morphological characteristics of undifferentiated MSCs, which demonstrated that MSCs successfully adapted to the culture conditions established by collagen scaffolds with or without HA. This demonstrates that such scaffolds are promising for applications to tissue regeneration. bFGF significantly increased the proliferative rate of MSCs by 63% when compared to groups without the addition of the growth factor. However, the addition of bFGF becomes limiting, since it has an inhibitory effect at high concentrations in culture medium.

Placental hydroxymethylation vsmethylation at the imprinting control region 2 on chromosome 11p15.5

In addition to methylated cytosines (5-mCs), hydroxymethylcytosines (5-hmCs) are present in CpG dinucleotide-enriched regions and some transcription regulator binding sites. Unlike methylation, hydroxymethylation does not result in silencing of gene expression, and the most commonly used methods to study methylation, such as techniques based on restriction enzymatic digestion and/or bisulfite modification, are unable to distinguish between them. Genomic imprinting is a process of gene regulation where only one member of an allelic pair is expressed depending on the parental origin. Chromosome 11p15.5 has an imprinting control region (ICR2) that includes a differentially methylated region (KvDMR1) that guarantees parent-specific gene expression. The objective of the present study was to determine the presence of 5-hmC at the KvDMR1 in human placentas. We analyzed 16 third-trimester normal human placentas (chorionic villi). We compared two different methods based on real-time PCR after enzymatic digestion. The first method distinguished methylation from hydroxymethylation, while the other method did not. Unlike other methylation studies, subtle variations of methylation in ICRs could represent a drastic deregulation of the expression of imprinted genes, leading to important phenotypic consequences, and the presence of hydroxymethylation could interfere with the results of many studies. We observed agreement between the results of both methods, indicating the absence of hydroxymethylation at the KvDMR1 in third-trimester placentas. To the best of our knowledge, this is the first study describing the investigation of hydroxymethylation in human placenta using a genomic imprinting model.

Stability of XIST repression in relation to genomic imprinting following global genome demethylation in a human cell line

DNA methylation is essential in X chromosome inactivation and genomic imprinting, maintaining repression of XIST in the active X chromosome and monoallelic repression of imprinted genes. Disruption of the DNA methyltransferase genes DNMT1 and DNMT3B in the HCT116 cell line (DKO cells) leads to global DNA hypomethylation and biallelic expression of the imprinted gene IGF2 but does not lead to reactivation of XIST expression, suggesting thatXIST repression is due to a more stable epigenetic mark than imprinting. To test this hypothesis, we induced acute hypomethylation in HCT116 cells by 5-aza-2′-deoxycytidine (5-aza-CdR) treatment (HCT116-5-aza-CdR) and compared that to DKO cells, evaluating DNA methylation by microarray and monitoring the expression of XIST and imprinted genes IGF2, H19, and PEG10. Whereas imprinted genes showed biallelic expression in HCT116-5-aza-CdR and DKO cells, the XIST locus was hypomethylated and weakly expressed only under acute hypomethylation conditions, indicating the importance ofXIST repression in the active X to cell survival. Given that DNMT3A is the only active DNMT in DKO cells, it may be responsible for ensuring the repression of XIST in those cells. Taken together, our data suggest that XIST repression is more tightly controlled than genomic imprinting and, at least in part, is due to DNMT3A.

Photon Upconverting Nanophosphors: Unique Reporters for Optical Biosensing

Upconversion photoluminescence is a unique property of mostly certain inorganic materials, which are capable of converting low-energy infrared radiation into a higher-energy emission at visible wavelengths. This anti-Stokes shift enables luminescence detection without autofluorescence, which makes the upconverting materials a highly suitable reporter technology for optical biosensing applications. Furthermore, they exhibit long luminescence lifetime with narrow bandwidths also at the optical window of biomaterials enabling luminescence measurements in challenging sample matrices, such as whole blood. The aim of this thesis was to study the unique properties and the applicability of nano-sized upconverting phosphors (UCNPs) as reporters in biosensing applications. To render the inorganic nanophosphors water-dispersible and biocompatible, they were subjected to a series of surface modifications starting with silica-encapsulation and ending with a bioconjugation step with an analyte-recognizing biomolecule. The paramagnetism of the lanthanide dopants in the nanophosphors was exploited to develop a highly selective separation method for the UCNP-bioconjugates based on the magnetic selectivity of the high gradient magnetic separation (HGMS) system. The applicability of the nano-sized UCNPs as reporters in challenging sample matrices was demonstrated in two homogeneous sensing applications based on upconversion resonance energy transfer (UC-RET). A chemosensor for intracellular pH was developed exploiting UC-RET between the UCNP and a fluorogenic pH-sensitive dye with strongly increasing fluorescence intensity in decreasing pH. The pH-independent emission of the UCNPs at 550 nm was used for referencing. The applicability of the pH-nanosensor for intracellular pH measurement was tested in HeLa cells, and the acidic pH of endosomes could be detected with a confocal fluorescence microscope. Furthermore, a competitive UC-RET-based assay for red blood cell folic acid was developed for the measurement of folate directly from a whole blood sample. The optically transparent window of biomaterials was used in both the excitation and the measurement of the UC-RET sensitized emission of a near-infrared acceptor dye to minimize sample absorption, and the anti-Stokes detection completely eliminated the Stokes-shifted autofluorescence. The upconversion photoluminescence efficiency is known to be dependent on crystallite size, because the increasing surface-to-volume ratio of nano-sized UCNPs renders them more susceptible to quenching effects of the environment than their bulk counterpart. Water is known to efficiently quench the luminescence of lanthanide dopants. In this thesis, the quenching mechanism of water was studied using luminescence decay measurements. Water was found to quench the luminescence of UCNPs by increasing the non-radiative relaxation of the excited state of Yb3+ sensitizer ion, which had a very strong quenching effect on upconversion luminescence intensity.

Fiber-reinforced composite fixed dental prostheses: Studies of the materials used as pontics

Fiber-reinforced composite fixed dental prostheses – Studies of the materials used as pontics University of Turku, Faculty of Medicine, Institute of Dentistry, Department of Biomaterials Science, Finnish Doctoral Program in Oral Sciences – FINDOS, Annales Universitatis Turkuensis, Turku, Finland 2015 Fiber-reinforced composites (FRC), a non-metallic biomaterial, represent a suitable alternative in prosthetic dentistry when used as a component of fixed dental prostheses (FDPs). Some drawbacks have been identified in the clinical performance of FRC restorations, such as delamination of the veneering material and fracture of the pontic. Therefore, the current series of studies were performed to investigate the possibilities of enhancing the mechanical and physical properties of FRC FDPs by improving the materials used as pontics, to then heighten their longevity. Four experiments showed the importance of the pontic design and surface treatment in the performance of FRC FDPs. In the first, the load-bearing capacities of inlay-retained FRC FDPs with pontics of various materials and thicknesses were evaluated. Three different pontic materials were assessed with different FRC framework vertical positioning. Thicker pontics showed increased load-bearing capacities, especially ceramic pontics. A second study was completed investigating the influence of the chemical conditioning of the ridge-lap surface of acrylic resin denture teeth on their bonding to a composite resin. Increased shear bond strength demonstrated the positive influence of the pretreatment of the acrylic surfaces, indicating dissolution of the denture surfaces, and suggesting potential penetration of the monomer systems into the surface of denture teeth. A third study analyzed the penetration depth of different monomer systems on the acrylic resin denture teeth surfaces. The possibility of establishing a durable bond between acrylic pontics and FRC frameworks was demonstrated by the ability of monomers to penetrate the surface of acrylic resin denture teeth, measured by a confocal scanning type microscope. A fourth study was designed to evaluate the load-bearing capacities of FRC FDPs using the findings of the previous three studies. In this case, the performance of pre-shaped acrylic resin denture teeth used as pontics with different composite resins as filling materials was evaluated. The filling material influenced the load-bearing capacities, providing more durable FRC FDPs. It can be concluded that the mechanical and physical properties of FRC FDPs can be improved as has been shown in the development of this thesis. The improvements reported then might provide long lasting prosthetic solutions of this kind, positioning them as potentially permanent rehabilitation treatments. Key words: fiber-reinforced composite, fixed dental prostheses, inlay-retained bridges, adhesion, acrylic resin denture teeth, dental material.

Reconstruction of cranial bone defects with fiber-reinforced composite–bioactive glass implants

A cranial bone defect may result after an operative treatment of trauma, infection, vascular insult, or tumor. New biomaterials for cranial bone defect reconstructions are needed for example to mimic the biomechanical properties and structure of cranial bone. A novel glass fiber-reinforced composite implant with bioactive glass particulates (FRC–BG, fiber-reinforced composite–bioactive glass) has osteointegrative potential in a preclinical setting. The aim of the first and second study was to investigate the functionality of a FRC–BG implant in the reconstruction of cranial bone defects. During the years 2007–2014, a prospective clinical trial was conducted in two tertiary level academic institutions (Turku University Hospital and Oulu University Hospital) to evaluate the treatment outcome in 35 patients that underwent a FRC–BG cranioplasty. The treatment outcome was good both in adult and pediatric patients. A number of conventional complications related to cranioplasty were observed. In the third study, a retrospective outcome evaluation of 100 cranioplasty procedures performed in Turku University Hospital between years 2002–2012 was conducted. The experimental fourth study was conducted to test the load-bearing capacity and fracture behavior of FRC–BG implants under static loading. The interconnective bars in the implant structure markedly increased the load-bearing capacity of the implant. A loading test did not demonstrate any protrusions of glass fibers or fiber cut. The fracture type was buckling and delamination. In this study, a postoperative complication requiring a reoperation or removal of the cranioplasty material was observed in one out of five cranioplasty patients. The treatment outcomes of cranioplasty performed with different synthetic materials did not show significant difference when compared with autograft. The FRC–BG implant was demonstrated to be safe and biocompatible biomaterial for large cranial bone defect reconstructions in adult and pediatric patients.

Tracing Innovation Practices in Seaports: the Ports of Klaipeda and Stockholm as Case Studies

This study explores variegated means through which ports have become increasingly entangled in the planning logic of neoliberal innovation-driven economy. The research topic belongs to the academic disciplines of economics and human geography. The aim of the thesis is to analyse how the notion of innovation, adopted in a variety of supranational and national port policy documents, is deployed in operational port environment in two different ports of the Baltic Sea Region: the port of Stockholm, Sweden, and the port of Klaipeda, Lithuania. This novel innovation agenda is visible in several topics I examine in the study, that is, port governance, environmental issues, and seaport – port-city interface. The gathered primary source material on port policy documents, strategies, development planning documents and reports is analysed by utilizing the qualitative content analysis research method. Moreover, the empirical part of the case study, that is, tracing innovation practices in mundane port activities is based on collected qualitative semi-structured interviews with port authorities in Klaipeda and Stockholm, researchers and other port experts. I examine the interview material by employing the theoretical reading research method. In my analysis, I have reframed port-related policy development by tracing and identifying the port transformation from “functional terminals” to “engines for growth”. My results show that this novel innovation-oriented rhetoric imprinted in the narrative “engines for growth” is often contested in daily port practices. In other words, my analysis reveals that the port authorities’ and other port actors’ attitudes towards innovations do not necessarily correspond to the new narrative of innovation and do not always “fit” within a framework of neoliberal economic thinking that glorifies the “culture of innovations”. I argue that the ability to develop innovative initiatives in the ports of Klaipeda and Stockholm is strongly predetermined by local conditions, a port’s governance model, the way port actors perceive the importance of innovations per se, demand factors and new regulations.

The Death of Brock at Queenston Heights, 1812: Imperial Tobacco Company silk card

General Isaac Brock was a British Army officer and administrator who was promoted to Major General. He was responsible for defending Upper Canada against the United States. He died at the Battle of Queenston Heights during the War of 1812. Bartholome Houde and George E. Tuckett (Tuckett was mayor of Hamilton Ontario in 1896) manufactured and sold tobacco before Confederation. In 1841, the company was called B. Houde and Grothe. When Houde retired in 1822 his son in law, Francis Xavier Dussault took over the company. In 1903, the company was called B. Houde and Company Ltee. and it was run by Dussault’s two sons J.A. Dussault and J.E. Dussault. The B. Houde Company had become part of American Tobacco Ltd. which merged with Empire Tobacco Co. Ltd. to form the Imperial Tobacco Company in 1908 in the St. Henri district of Montreal. In 2008, the company celebrated their centennial. Cigarette silks were either enclosed in packets of cigarettes or were redeemable by mail. People would sew these silks together to create quilts or table covers. Some cigarette packages even included instructions for making these items.

Étude des propriétés de transport dans les hydrogels de curdlan

Les hydrogels de polysaccharide sont des biomatériaux utilisés comme matrices à libération contrôlée de médicaments et comme structures modèles pour l’étude de nombreux systèmes biologiques dont les biofilms bactériens et les mucus. Dans tous les cas, le transport de médicaments ou de nutriments à l’intérieur d’une matrice d’hydrogel joue un rôle de premier plan. Ainsi, l’étude des propriétés de transport dans les hydrogels s’avère un enjeu très important au niveau de plusieurs applications. Dans cet ouvrage, le curdlan, un polysaccharide neutre d’origine bactérienne et formé d’unités répétitives β-D-(1→3) glucose, est utilisé comme hydrogel modèle. Le curdlan a la propriété de former des thermogels de différentes conformations selon la température à laquelle une suspension aqueuse est incubée. La caractérisation in situ de la formation des hydrogels de curdlan thermoréversibles et thermo-irréversibles a tout d’abord été réalisée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) en mode réflexion totale atténuée à température variable. Les résultats ont permis d’optimiser les conditions de gélation, menant ainsi à la formation reproductible des hydrogels. Les caractérisations structurales des hydrogels hydratés, réalisées par imagerie FT-IR, par microscopie électronique à balayage en mode environnemental (eSEM) et par microscopie à force atomique (AFM), ont permis de visualiser les différentes morphologies susceptibles d’influencer la diffusion d’analytes dans les gels. Nos résultats montrent que les deux types d’hydrogels de curdlan ont des architectures distinctes à l’échelle microscopique. La combinaison de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à gradients pulsés et de l’imagerie RMN a permis d’étudier l’autodiffusion et la diffusion mutuelle sur un même système dans des conditions expérimentales similaires. Nous avons observé que la diffusion des molécules dans les gels est ralentie par rapport à celle mesurée en solution aqueuse. Les mesures d’autodiffusion, effectuées sur une série d’analytes de diverses tailles dans les deux types d’hydrogels de curdlan, montrent que le coefficient d’autodiffusion relatif décroit en fonction de la taille de l’analyte. De plus, nos résultats suggèrent que l’équivalence entre les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle dans les hydrogels de curdlan thermo-irréversibles est principalement due au fait que l’environnement sondé par les analytes durant une expérience d’autodiffusion est représentatif de celui exploré durant une expérience de diffusion mutuelle. Dans de telles conditions, nos résultats montrent que la RMN à gradients pulsés peut s’avérer une approche très avantageuse afin de caractériser des systèmes à libération contrôlée de médicaments. D’autres expériences de diffusion mutuelle, menées sur une macromolécule de dextran, montrent un coefficient de diffusion mutuelle inférieur au coefficient d’autodiffusion sur un même gel de curdlan. L’écart mesuré entre les deux modes de transport est attribué au volume différent de l’environnement sondé durant les deux mesures. Les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle similaires, mesurés dans les deux types de gels de curdlan pour les différents analytes étudiés, suggèrent une influence limitée de l’architecture microscopique de ces gels sur leurs propriétés de transport. Il est conclu que les interactions affectant la diffusion des analytes étudiés dans les hydrogels de curdlan se situent à l’échelle moléculaire.

Mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la régulation du développement des circuits d’interneurones GABAergiques dans le néocortex : rôle de la molécule d’adhésion cellulaire neurale (NCAM)

Les interneurones GABAergiques constituent une population mineure de cellules par rapport aux neurones glutamatergiques dans le néocortex. Cependant ils contrôlent fortement l'excitabilité neuronale, la dynamique des réseaux neuronaux et la plasticité synaptique. L'importance des circuits GABAergiques dans le processus fonctionnel et la plasticité des réseaux corticaux est soulignée par des résultats récents qui montrent que des modifications très précises et fiables des circuits GABAergiques sont associées à divers troubles du développement neurologique et à des défauts dans les fonctions cérébrales. De ce fait, la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires impliquant le développement des circuits GABAergiques est la première étape vers une meilleure compréhension de la façon dont les anomalies de ces processus peuvent se produire. La molécule d’adhésion cellulaire neurale (NCAM) appartient à la super-famille des immunoglobulines de reconnaissance cellulaire et est impliquée dans des interactions homophiliques et hétérophiliques avec d’autres molécules. Même si plusieurs rôles de NCAM ont été démontrés dans la croissance neuronale, la fasciculation axonale, la formation et la maturation de synapses, de même que dans la plasticité cellulaire de plusieurs systèmes, le rôle de NCAM dans la formation des synapses GABAergiques reste inconnu. Ce projet visait donc à déterminer le rôle précis de NCAM dans le processus de maturation des synapses GABAergiques dans le néocortex, en modulant son expression à différentes étapes du développement. L’approche choisie a été de supprimer NCAM dans des cellules GABAergiques à paniers avant la maturation des synapses (EP12-18), pendant la maturation (EP16-24), ou durant le maintien de celles-ci (EP24-32). Les méthodes utilisées ont été le clonage moléculaire, l’imagerie confocale, la culture de coupes organotypiques et des techniques morphométriques de quantification de l’innervation GABAergique. Nos résultats montrent que l’inactivation de NCAM durant la phase de maturation des synapses périsomatiques (EP16-24) cause une réduction du nombre de synapses GABAergiques périsomatiques et du branchement de ces axones. En revanche, durant la phase de maintien (EP26-32), l’inactivation de NCAM n’a pas affecté ces paramètres des synapses GABAergiques. Or, il existe trois isoformes de NCAM (NCAM120, 140 et 180) qui pourraient jouer des rôles différents dans les divers types cellulaires ou à des stades développementaux différents. Nos données montrent que NCAM120 et 140 sont nécessaires à la maturation des synapses périsomatiques GABAergiques. Cependant, NCAM180, qui est l’isoforme la plus étudiée et caractérisée, ne semble pas être impliquée dans ce processus. De plus, l’inactivation de NCAM n’a pas affecté la densité des épines dendritiques ou leur longueur. Elle est donc spécifique aux synapses périsomatiques GABAeriques. Finalement, nos résultats suggèrent que le domaine conservé C-terminal KENESKA est essentiel à la maturation des synapses périsomatiques GABAergiques. Des expériences futures nous aiderons à mieux comprendre la mécanistique et les différentes voies de signalisation impliquées.

Hubert Aquin et la Gnose

Reprendre contact avec les réalités de l’âme, rouvrir la source où l’être rejaillit éternellement : tel est l’idéal occulte, inavouable, d’où procède la poétique d’Hubert Aquin. Depuis sa jeunesse, Aquin s’emploie clandestinement à défaire les mailles de la conscience et à rebrousser chemin vers les arrière-plans ténébreux du Moi, vers le Plérôme de la vie nue. Il manœuvre pour se mettre au service de l’intentionnalité impersonnelle inscrite au plus profond de sa psyché, pour devenir l’instrument du vouloir aveugle « qui opère en lui comme une force d’inertie ». Son œuvre ne s’accomplit pas dans le texte, mais à rebours du texte, voire à rebours du langage ; elle se déploie sur le terrain d’une confrontation enivrée avec le Négatif — avec la Parole sacrée issue de l’abîme. En d’autres termes, elle prend la forme d’une Gnose, c’est-à-dire d’un exercice de dé-subjectivation, de destruction de soi, consistant à réaliser la connaissance participative de l’empreinte imaginale scellée derrière les barreaux de la finitude. Essentiellement consacrée à l’analyse de la dimension gnostique de l’œuvre d’Hubert Aquin, cette thèse vise à montrer que la connaissance du hiéroglyphe mystérieux gravé au fond de l’âme n’est pas une sinécure. Il s’agit plutôt d’un opus contra naturam qui comporte bien des risques (en tout premier lieu celui d’une inflation psychique). Pourtant, ce travail est aussi, aux yeux de l’auteur, le seul véritablement digne d’être accompli, celui qui donne à l’homme le moyen de se soustraire à l’engloutissement de la mort et la possibilité de renaître. Comme l’écrit Aquin dans un texte de jeunesse, l’ouverture inconditionnelle au Négatif (la destruction de soi) est « une façon privilégiée d’expérimenter la vie et un préalable à toute entreprise artistique » ; elle correspond à « un mode supérieur de connaissance », à un savoir « impersonnel » qui offre immédiatement le salut.

Essai d’amélioration du taux de rétention de la tétracycline dans un polymère à empreinte moléculaire formé de co-polymères fonctionnalisés de l’acide lactique

Le vétérinaire aide le producteur laitier à garder son troupeau en santé. Lorsqu’une vache est malade, il peut prescrire des antibiotiques. Le cas échéant, le lait de la vache traitée aux antibiotiques est jeté. Il n’est donc pas vendu pour consommation. Tout le lait produit est analysé avant d’être pasteurisé et transformé afin de s’assurer que les produits laitiers ne contiennent pas de résidus d’antibiotiques. Si les analyses indiquent que le lait renferme des traces d’antibiotiques, il est jeté et le producteur en cause doit assumer la perte. Les épreuves de dépistage actuelles de ces résidus médicamenteux sont onéreuses et inapplicables sur le terrain. Pour résoudre cette problématique aux pieds de la vache, la solution proposée dans ce projet est la fabrication d’un kit de détection basé sur les polymères à empreinte moléculaire. Il s’agit de polymères dont la conformation moléculaire est complémentaire à celle des antibiotiques. Dans ce projet, il est question d’améliorer l’efficacité des épreuves de dépistages des résidus de tétracyclines en augmentant le nombre de sites d’interaction entre l’antibiotique et des polyesters. Trois polymères sont utilisés portant respectivement des groupements aromatiques, carboxyliques et hydroxyles. Une étude antérieure dans notre laboratoire avait déjà donné un pourcentage de rétention de tétracycline de 50% pour une composition de 1/3 PLAOH- 1/3 PLACOOH- 1/3 PLAOBn. Avec des ajustements, le pourcentage passe à 38.93 % pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/2 PLACOOH- 1/4 PLAOPh, de 44.81 % pour une composition de 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOH- 1/4 PLAOPh, de 66.34 %pour une composition de 1/4 PLAOH- 1/4 PLACOOH- 1/2 PLAOPh et de 78.07 % pour une composition de 1/6 PLAOH- 1/6 PLACOOH- 2/3 PLAOPh. Notre hypothèse était que la présence accrue du groupement phényle augmenterait le nombre de sites d’interaction spécifique avec l’antibiotique augmentant ainsi le pourcentage de rétention de l’antibiotique à travers les MIP. Les résultats ont confirmé cette hypothèse.

L'élastographie ultrasonore dynamique vasculaire : une nouvelle modalité d'imagerie non-invasive pour la caractérisation mécanique de la thrombose veineuse

L’accident thromboembolique veineux, tel que la thrombose veineuse profonde (TVP) ou thrombophlébite des membres inférieurs, est une pathologie vasculaire caractérisée par la formation d’un caillot sanguin causant une obstruction partielle ou totale de la lumière sanguine. Les embolies pulmonaires sont une complication mortelle des TVP qui surviennent lorsque le caillot se détache, circule dans le sang et produit une obstruction de la ramification artérielle irriguant les poumons. La combinaison d’outils et de techniques d’imagerie cliniques tels que les règles de prédiction cliniques (signes et symptômes) et les tests sanguins (D-dimères) complémentés par un examen ultrasonographique veineux (test de compression, écho-Doppler), permet de diagnostiquer les premiers épisodes de TVP. Cependant, la performance de ces outils diagnostiques reste très faible pour la détection de TVP récurrentes. Afin de diriger le patient vers une thérapie optimale, la problématique n’est plus basée sur la détection de la thrombose mais plutôt sur l’évaluation de la maturité et de l’âge du thrombus, paramètres qui sont directement corrélées à ses propriétés mécaniques (e.g. élasticité, viscosité). L’élastographie dynamique (ED) a récemment été proposée comme une nouvelle modalité d’imagerie non-invasive capable de caractériser quantitativement les propriétés mécaniques de tissus. L’ED est basée sur l’analyse des paramètres acoustiques (i.e. vitesse, atténuation, pattern de distribution) d’ondes de cisaillement basses fréquences (10-7000 Hz) se propageant dans le milieu sondé. Ces ondes de cisaillement générées par vibration externe, ou par source interne à l’aide de la focalisation de faisceaux ultrasonores (force de radiation), sont mesurées par imagerie ultrasonore ultra-rapide ou par résonance magnétique. Une méthode basée sur l’ED adaptée à la caractérisation mécanique de thromboses veineuses permettrait de quantifier la sévérité de cette pathologie à des fins d’amélioration diagnostique. Cette thèse présente un ensemble de travaux reliés au développement et à la validation complète et rigoureuse d’une nouvelle technique d’imagerie non-invasive élastographique pour la mesure quantitative des propriétés mécaniques de thromboses veineuses. L’atteinte de cet objectif principal nécessite une première étape visant à améliorer les connaissances sur le comportement mécanique du caillot sanguin (sang coagulé) soumis à une sollicitation dynamique telle qu’en ED. Les modules de conservation (comportement élastique, G’) et de perte (comportement visqueux, G’’) en cisaillement de caillots sanguins porcins sont mesurés par ED lors de la cascade de coagulation (à 70 Hz), et après coagulation complète (entre 50 Hz et 160 Hz). Ces résultats constituent les toutes premières mesures du comportement dynamique de caillots sanguins dans une gamme fréquentielle aussi étendue. L’étape subséquente consiste à mettre en place un instrument innovant de référence (« gold standard »), appelé RheoSpectris, dédié à la mesure de la viscoélasticité hyper-fréquence (entre 10 Hz et 1000 Hz) des matériaux et biomatériaux. Cet outil est indispensable pour valider et calibrer toute nouvelle technique d’élastographie dynamique. Une étude comparative entre RheoSpectris et la rhéométrie classique est réalisée afin de valider des mesures faites sur différents matériaux (silicone, thermoplastique, biomatériaux, gel). L’excellente concordance entre les deux technologies permet de conclure que RheoSpectris est un instrument fiable pour la mesure mécanique à des fréquences difficilement accessibles par les outils actuels. Les bases théoriques d’une nouvelle modalité d’imagerie élastographique, nommée SWIRE (« shear wave induced resonance dynamic elastography »), sont présentées et validées sur des fantômes vasculaires. Cette approche permet de caractériser les propriétés mécaniques d’une inclusion confinée (e.g. caillot sanguin) à partir de sa résonance (amplification du déplacement) produite par la propagation d’ondes de cisaillement judicieusement orientées. SWIRE a également l’avantage d’amplifier l’amplitude de vibration à l’intérieur de l’hétérogénéité afin de faciliter sa détection et sa segmentation. Finalement, la méthode DVT-SWIRE (« Deep venous thrombosis – SWIRE ») est adaptée à la caractérisation de l’élasticité quantitative de thromboses veineuses pour une utilisation en clinique. Cette méthode exploite la première fréquence de résonance mesurée dans la thrombose lors de la propagation d’ondes de cisaillement planes (vibration d’une plaque externe) ou cylindriques (simulation de la force de radiation par génération supersonique). DVT-SWIRE est appliquée sur des fantômes simulant une TVP et les résultats sont comparés à ceux donnés par l’instrument de référence RheoSpectris. Cette méthode est également utilisée avec succès dans une étude ex vivo pour l’évaluation de l’élasticité de thromboses porcines explantées après avoir été induites in vivo par chirurgie.