Análise dinâmica não-linear de pisos mistos (aço-concreto) submetidos a ações humanas rítmicas.

Atualmente, o crescimento dos problemas de vibrações excessivas sobre pisos mistos (aço-concreto) tem conduzido à necessidade de desenvolvimento de critérios específicos para projetos estruturais submetidos à ação de atividades humanas rítmicas. Com base no desenvolvimento desta dissertação de mestrado, objetiva-se, principalmente, verificar a influência das ligações estruturais (ligações viga-viga), sobre a resposta dinâmica não-linear de pisos mistos (aço-concreto) de edificações, quando submetidos a cargas dinâmicas humanas rítmicas. Deste modo, o carregamento dinâmico empregado para a simulação das atividades humanas sobre o modelo estrutural investigado foi obtido através de testes experimentais com indivíduos praticando atividades rítmicas e não rítmicas. O modelo analisado nesta dissertação corresponde a um piso misto (aço-concreto) com uma área total de 1600m2 e consiste de um ambiente onde serão desenvolvidas atividades de ginástica aeróbica. O sistema estrutural é constituído por lajes de concreto armado apoiadas sobre vigas de aço, simulando o comportamento de um sistema estrutural misto (aço-concreto) com interação total. A metodologia de análise desenvolvida emprega técnicas usuais de discretização presentes no método dos elementos finitos, com base no emprego do programa ANSYS. A modelagem do sistema contempla ligações estruturais do tipo rígidas, semirrígidas e flexíveis. Os valores das acelerações de pico foram comparados com os limites recomendados por normas de projeto, baseando-se em critérios de conforto humano. As conclusões alcançadas ao longo deste trabalho de pesquisa revelam que as ligações estruturais do tipo viga-viga não apresentam influência significativa, no que diz respeito a resposta dinâmica não-linear da estrutura. Por outro lado, as acelerações de pico obtidas com base na análise dinâmica não-linear apresentam valores elevados indicando que o piso misto (aço-concreto) investigado apresenta problemas de vibração excessiva inerentes ao conforto humano.

Simulação do processo de transferência de calor não linear condução-radiação por meio de um esquema linear em diferenças finitas.

Neste trabalho o processo não linear de transmissão de calor condução-radiação é abordado num contexto bidimensional plano e simulado com o uso de um esquema linear em diferenças finitas. O problema original é tratado como o limite de uma sequencia de problemas lineares, do tipo condução-convecção. Este limite, cuja existência é comprovada, é facilmente obtido a partir de procedimentos básicos, accessíveis a qualquer estudante de engenharia, permitindo assim o emprego de hipóteses mais realistas, já que não se tem o limitante matemático para a abordagem numérica de uma equação diferencial parcial elíptica. Neste trabalho foi resolvido o problema de condução de calor em regime permanente em uma placa com condições de contorno convectivas e radioativas utilizando-se o software MatLab, vale ressaltar, que a mesma metodologia é aplicável para geometrias mais complexas.

Modelling non-linearities in a MEMS square wave oscillator

The modelling of the non-linear behaviour of MEMS oscillators is of interest to understand the effects of non-linearities on start-up, limit cycle behaviour and performance metrics such as output frequency and phase noise. This paper proposes an approach to integrate the non-linear modelling of the resonator, transducer and sustaining amplifier in a single numerical modelling environment so that their combined effects may be investigated simultaneously. The paper validates the proposed electrical model of the resonator through open-loop frequency response measurements on an electrically addressed flexural silicon MEMS resonator driven to large motional amplitudes. A square wave oscillator is constructed by embedding the same resonator as the primary frequency determining element. Measurements of output power and output frequency of the square wave oscillator as a function of resonator bias and driving voltage are consistent with model predictions ensuring that the model captures the essential non-linear behaviour of the resonator and the sustaining amplifier in a single mathematical equation. © 2012 IEEE.

Shock propagation and MPT noise from a transonic rotor in non-uniform flow

One of the major challenges in hig4h-speed fan stages used in compact, embedded propulsion systems is inlet distortion noise. A body-force-based approach for the prediction of multiple-pure-tone (MPT) noise was previously introduced and validated. In this paper, it is employed with the objective of quantifying the effects of non-uniform flow on the generation and propagation of MPT noise. First-of-their-kind back-to-back coupled aero-acoustic computations were carried out using the new approach for conventional and serpentine inlets. Both inlets delivered flow to the same NASA/GE R4 fan rotor at equal corrected mass flow rates. Although the source strength at the fan is increased by 45 dB in sound power level due to the non-uniform inflow, farfield noise for the serpentine inlet duct is increased on average by only 3.1 dBA overall sound pressure level in the forward arc. This is due to the redistribution of acoustic energy to frequencies below 11 times the shaft frequency and the apparent cut-off of tones at higher frequencies including blade-passing tones. The circumferential extent of the inlet swirl distortion at the fan was found to be 2 blade pitches, or 1/11th of the circumference, suggesting a relationship between the circumferential extent of the inlet distortion and the apparent cut-off frequency perceived in the far field. A first-principles-based model of the generation of shock waves from a transonic rotor in non-uniform flow showed that the effects of non-uniform flow on acoustic wave propagation, which cannot be captured by the simplified model, are more dominant than those of inlet flow distortion on source noise. It demonstrated that non-linear, coupled aerodynamic and aeroacoustic computations, such as those presented in this paper, are necessary to assess the propagation through non-uniform mean flow. A parametric study of serpentine inlet designs is underway to quantify these propagation effects. Copyright © 2011 by ASME.

基于随机介质理论的多尺度储层非均质性定量描述

Application of long-term exploration for oil and gas shows that the reservoir technology of prediction is one of the most valuable methods. Quantitative analysis of reservoir complexity is also a key technology of reservoir prediction. The current reservoir technologies of prediction are based on the linear assumption of various physical relationships. Therefore, these technologies cannot handle complex reservoirs with thin sands, high heterogeneities in lithological composition and strong varieties in petrophysical properties. Based on the above-mentioned complex reservoir, this paper conducts a series of researches. Both the comprehending and the quantitative analysis of reservoir heterogeneities have been implemented using statistical and non-linear theories of geophysics. At the beginning, the research of random media theories about reservoir heterogeneities was researched in this thesis. One-dimensional (1-D) and two-dimensional (2-D) random medium models were constructed. The autocorrelation lengths of random medium described the mean scale of heterogeneous anomaly in horizontal and deep directions, respectively. The characteristic of random medium models were analyzed. We also studied the corresponding relationship between the reservoir heterogeneities and autocorrelation lengths. Because heterogeneity of reservoir has fractal nature, we described heterogeneity of reservoir by fractal theory based on analyzing of the one-dimensional (1-D) and two-dimensional (2-D) random medium models. We simulated two-dimensional (2-D) random fluctuation medium in different parameters. From the simulated results, we can know that the main features of the two-dimensional (2-D) random medium mode. With autocorrelation lengths becoming larger, scales of heterogeneous geologic bodies in models became bigger. In addition, with the autocorrelation lengths becoming very larger, the layer characteristic of the models is very obvious. It would be difficult to identify sandstone such as gritstone, clay, dense sandstone and gas sandstone and so on in the reservoir with traditional impedance inversion. According to the obvious difference between different lithologic and petrophysical impedance, we studied multi-scale reservoir heterogeneities and developed new technologies. The distribution features of reservoir lithological and petrophysical heterogeneities along vertical and transverse directions were described quantitatively using multi-scale power spectrum and heterogeneity spectrum methods in this paper. Power spectrum (P spectrum) describes the manner of the vertical distribution of reservoir lithologic and petrophysical parameters and the large-scale and small-scale heterogeneities along vertical direction. Heterogeneity spectrum (H spectrum) describes the structure of the reservoir lithologic and petrophysical parameters mainly, that is to say, proportional composition of each lithological and petrophysical heterogeneities are calculated in this formation. The method is more reasonable to describe the degree of transverse multi-scale heterogeneities in reservoir lithological and petrophysical parameters. Using information of sonic logs in Sulige oil field, two spectral methods have been applied to the oil field, and good analytic results have been obtained. In order to contrast the former researches, the last part is the multi-scale character analysis of reservoir based on the transmission character of wave using the wavelet transform. We discussed the method applied to demarcate sequence stratigraphy and also analyzed the reservoir interlayer heterogeneity.

西峰油田特低渗透油藏渗流机理及开发对策研究

Micro-pore-throat, micro-fracture and low permeability are the most obvious characters of Xifeng ultra-low permeability reservoir, and threshold pressure gradient and medium deformation during the period of oilfield developing results non-linear seepage feature of the formation liquid flowing in the porous medium underground. It is impossible to solve some problems in the ultra-low permeability reservoir development by current Darcy filtration theory and development techniques. In the view of the characters of ultra-low permeability and powerful-diagenesis and fracture up-growth, the paper quantitatively characterizes of through-going scope for reservoir parameters together with some materials such as similarity field outcrop, rock core, drilling, well logging and production dynamic, which provides geological base for further development adjustment. Based on the displacement experiment of different kinds of seepage fluid and oil-water two phases, this paper proves the relationship between threshold pressure gradient and formation permeability in experiment and theory, which is power function and its index is about -1. The variation rule and the mechanism of oil-water two phases threshold pressure gradient are studied. At the same time, based on the experiment of medium deformation, the variation rule of formation physical property parameters and the deformation mechanism are researched, and the influential factors on the medium deformation are analyzed systematically. With elastic unsteady filtration theory, nonlinear mathematical models of the steady and unsteady flow of single phase as well as horizontal well flow and oil-water two phases flow are deduced with the influence of nonlinear factors including threshold pressure gradient and media deformation. The influences of nonlinear factors upon well deliverability and reservoir pressure distribution as well as the saturation variation pattern of oil-water front are analyzed. By means of the researches such as reasonable well pattern, reasonable well array ration, artificial fracture length optimization advisable water flood timing and feasibility of advanced water flooding, it is necessary to find out effective techniques in order to improve development result of this kind of reservoir. This research result develops and improves on low-velocity nonlinear seepage theory, and offers ways to study similar kind of reservoir; it is meaningful to the development of the ultra-low permeability oil and gas reservoir.

各向异性与非线性介质中弹性波场传播特征研究

The topic of this study is about the propagation features of elastic waves in the anisotropic and nonlinear media by numerical methods with high accuracy and stability. The main achievements of this paper are as followings: Firstly, basing on the third order elastic energy formula, principle of energy conservation and circumvolved matrix method, we firstly reported the equations of non-linear elastic waves with two dimensions and three components in VTI media. Secondly, several conclusions about some numerical methods have been obtained in this paper. Namely, the minimum suitable sample stepth in space is about 1/8-1/12 of the main wavelength in order to distinctly reduce the numerical dispersion resulted from the numerical mehtod, at the same time, the higher order conventional finite difference (CFD) schemes will give little contribution to avoid the numerical solutions error accumulating with time. To get the similar accuracy with the fourth order center finite difference method, the half truncation length of SFFT should be no less than 7. The FDFCT method can present with the numerical solutions without obvious dispersion when the paprameters of FCT is suitable (we think they should be in the scope from 0.0001 to 0.07). Fortunately, the NADM method not only can reported us with the higher order accuracy solutions (higher than that of the fourth order finite difference method and lower than that of the sixth order finite difference method), but also can distinctly reduce the numerical dispersion. Thirdly, basing on the numerial and theoretical analysis, we reported such nonlinear response accumulating with time as waveform aberration, harmonic generation and resonant peak shift shown by the propagation of one- and two-dimensional non-linear elasticwaves in this paper. And then, we drew the conclusion that these nonlinear responses are controlled by the product between nonlinear strength (SN) and the amplitude of the source. At last, the modified FDFCT numerical method presented by this paper is used to model the two-dimensional non-linear elastic waves propagating in VTI media. Subsequently, the wavelet analysis and polarization are adopted to investigate and understand the numerical results. And then, we found the following principles (attention: the nonlinear strength presented by this paper is weak, the thickness of the -nonlinear media is thin (200m), the initial energy of the source is weak and the anisotropy of the media is weak too): The non-linear response shown by the elastic waves in VTI media is anisotropic too; The instantaneous main frequency sections of seismic records resulted from the media with a non-linear layer have about 1/4 to 1/2 changes of the initial main frequency of source with that resulted from the media without non-linear layer; The responses shown by the elasic waves about the anisotropy and nonlinearity have obvious mutual reformation, namely, the non-linear response will be stronger in some directions because of the anisotropy and the anisotropic strength shown by the elastic waves will be stronger when the media is nonlinear.

Narrating the archive and archiving narrative: the electronic book and the logic of the index

The creation of my hypermedia work Index of Love, which narrates a love story as an archive of moments, images and objects recollected, also articulated for me the potential of the book as electronic text. The book has always existed as both narrative and archive. Tables of contents and indexes allow the book to function simultaneously as linear narrative and non-linear, searchable database. The book therefore has more in common with the so-called 'new media' of the 21st century than it does with the dominant 20th century media of film, video and audiotape, whose logic and mode of distribution are resolutely linear. My thesis is that the non-linear logic of new media brings to the fore an aspect of the book - the index - whose potential for the production of narrative is only just beginning to be explored. When a reader/user accesses an electronic work, such as a website, via its menu, they simultaneously experience it as narrative and archive. The narrative journey taken is created through the menu choices made. Within the electronic book, therefore, the index (or menu) has the potential to function as more than just an analytical or navigational tool. It has the potential to become a creative, structuring device. This opens up new possibilities for the book, particularly as, in its paper based form, the book indexes factual work, but not fiction. In the electronic book, however, the index offers as rich a potential for fictional narratives as it does for factual volumes. [ABSTRACT FROM AUTHOR]

Non-linearities, regime shifts and recovery: The recent influence of climate on Black Sea chlorophyll

The Black Sea ecosystem experienced severe eutrophication-related degradation during the 1970s and 1980s. However, in recent years the Black Sea has shown some signs of recovery which are often attributed to a reduction in nutrient loading. Here, SeaWiFS chlorophyll a (chl a), a proxy for phytoplankton biomass, is used to investigate spatio-temporal patterns in Black Sea phytoplankton dynamics and to explore the potential role of climate in the Black Sea's recovery. Maps of chl a anomalies, calculated relative to the 8 year mean, emphasize spatial and temporal variability of phytoplankton biomass in the Black Sea, particularly between the riverine-influenced Northwest Shelf and the open Black Sea. Evolution of phytoplankton biomass has shown significant spatial variability of persistence of optimal bloom conditions between three major regions of the Black Sea. With the exception of 2001, chl a has generally decreased during our 8 year time-series. However, the winter of 2000–2001 was anomalously warm with low wind stress, resulting in reduced vertical mixing of the water column and retention of nutrients in the photic zone. These conditions were associated with anomalously high levels of chl a throughout much of the open Black Sea during the following spring and summer. The unusual climatic conditions occurring in 2001 may have triggered a shift in the Black Sea's chl a regime. The long-term significance of this recent shift is still uncertain but illustrates a non-linear response to climate forcing that makes future ecosystem changes in the pelagic Black Sea ecosystem difficult to predict.

Integration of shading and texture cues: testing the linear model

One of the first attempts to develop a formal model of depth cue integration is to be found in Maloney and Landy's (1989) "human depth combination rule". They advocate that the combination of depth cues by the visual sysetem is best described by a weighted linear model. The present experiments tested whether the linear combination rule applies to the integration of texture and shading. As would be predicted by a linear combination rule, the weight assigned to the shading cue did vary as a function of its curvature value. However, the weight assigned to the texture cue varied systematically as a function of the curvature value of both cues. Here we descrive a non-linear model which provides a better fit to the data. Redescribing the stimuli in terms of depth rather than curvature reduced the goodness of fit for all models tested. These results support the hypothesis that the locus of cue integration is a curvature map, rather than a depth map. We conclude that the linear comination rule does not generalize to the integration of shading and texture, and that for these cues it is likely that integration occurs after the recovery of surface curvature.

Hierarchical Bayesian models in ecology: Reconstructing species interaction networks from non-homogeneous species abundance data

The relationships among organisms and their surroundings can be of immense complexity. To describe and understand an ecosystem as a tangled bank, multiple ways of interaction and their effects have to be considered, such as predation, competition, mutualism and facilitation. Understanding the resulting interaction networks is a challenge in changing environments, e.g. to predict knock-on effects of invasive species and to understand how climate change impacts biodiversity. The elucidation of complex ecological systems with their interactions will benefit enormously from the development of new machine learning tools that aim to infer the structure of interaction networks from field data. In the present study, we propose a novel Bayesian regression and multiple changepoint model (BRAM) for reconstructing species interaction networks from observed species distributions. The model has been devised to allow robust inference in the presence of spatial autocorrelation and distributional heterogeneity. We have evaluated the model on simulated data that combines a trophic niche model with a stochastic population model on a 2-dimensional lattice, and we have compared the performance of our model with L1-penalized sparse regression (LASSO) and non-linear Bayesian networks with the BDe scoring scheme. In addition, we have applied our method to plant ground coverage data from the western shore of the Outer Hebrides with the objective to infer the ecological interactions. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Implementation of a non-orthogonal model for the finite element simulation of textile composite draping

In the pursuit of producing high quality, low-cost composite aircraft structures, out-of-autoclave manufacturing processes for textile reinforcements are being simulated with increasing accuracy. This paper focuses on the continuum-based, finite element modelling of textile composites as they deform during the draping process. A non-orthogonal constitutive model tracks yarn orientations within a material subroutine developed for Abaqus/Explicit, resulting in the realistic determination of fabric shearing and material draw-in. Supplementary material characterisation was experimentally performed in order to define the tensile and non-linear shear behaviour accurately. The validity of the finite element model has been studied through comparison with similar research in the field and the experimental lay-up of carbon fibre textile reinforcement over a tool with double curvature geometry, showing good agreement.

Artificial Neural Network for Compositional Ionic Liquid Viscosity Prediction

Being a new generation of green solvents and high-tech reaction media of the future, ionic liquids have increasingly attracted much attention. Of particular interest in this context are room temperature ionic liquids (in short as ILs in this paper). Due to the relatively high viscosity, ILs is expected to be used in the form of solvent diluted mixture with reduced viscosity in industrial application, where predicting the viscosity of IL mixture has been an important research issue. Different IL mixture and many modelling approaches have been investigated. The objective of this study is to provide an alternative model approach using soft computing technique, i.e., artificial neural network (ANN) model, to predict the compositional viscosity of binary mixtures of ILs [C _n-mim][NTf ₂] with n=4, 6, 8, 10 in methanol and ethanol over the entire range of molar fraction at a broad range of temperatures from T=293.0-328.0K. The results show that the proposed ANN model provides alternative way to predict compositional viscosity successfully with highly improved accuracy and also show its potential to be extensively utilized to predict compositional viscosity taking account of IL alkyl chain length, as well as temperature and compositions simultaneously, i.e., more complex intermolecular interactions between components in which it would be hard or impossible to establish the analytical model. This illustrates the potential application of ANN in the case that the physical and thermodynamic properties are highly non-linear or too complex. © 2012 Copyright the authors.

Novel furan polymer materials based on the reversible Diels-Alder reaction

A futura e inevitável escassez dos recursos fósseis, juntamente com o aumento imprevisível dos seus preços, levou, nas últimas décadas, a um aumento impressionante de iniciativas dedicadas não só à procura de fontes alternativas de fornecedores de energia, mas também de produtos químicos e polímeros a partir de fontes renováveis, em particular da biomassa vegetal. Entre estes, os polímeros derivados de monómeros furânicos constituem uma classe única de materiais cujas estruturas podem, em princípio, simular virtualmente os seus homólogos actualmente derivados de recursos fósseis. O anel furânico é uma estrutura heterocíclica com um carácter diénico pronunciado, o que torna-o um dieno particularmente apropriado para a reacção de Diels-Alder (DA) com dienófilos como a maleimida. Um dos aspectos mais relevantes da reacção de DA é a sua reversibilidade em função da temperatura, a qual permite que os aductos sejam facilmente revertidos nos seus precursores por aumento da temperatura (reacção de retro-DA). No caso específico da combinação furano-maleimida, a formação do aducto predomina até cerca de 60ºC, enquanto a reacção inversa é dominante acima de 100ºC. A combinação desta característica da reacção de DA com a química de compostos furânicos pode abrir um novo caminho para a preparação de materiais macromoleculares funcionais com base em fontes renováveis e com aplicações promissoras como auto-reparação e reciclabilidade. O principal objectivo desta Tese, é a síntese e caracterização de novos materiais poliméricos termo-reversíveis, aplicando a reacção de DA a monómeros complementares com estruturas dos tipos furânico (o dieno, designado por A) e de maleimida (o dienófilo, designado por B). A primeira etapa neste trabalho envolveu a síntese, purificação e caracterização de novos monómeros furânicos e de maleimida do tipo AA, A3, BB, B3, AB, AB2, cada um com diferentes grupos separadores das funções reactivas. Posteriormente, estes monómeros foram polimerizados e despolimerizados por ciclos de DA/retro-DA utilizando diferentes combinações. A formação e dissociação de todos os aductos de DA foram seguidas por ambas espectroscopias de UV e RMN de 1H. O primeiro sistema de DA estudado foi uma combinação modelo entre reagentes mono-funcionais (-A+-B), nomeadamente o acetato furfurílico (FA) e a N-metilmaleimida (MM), ambos comercialmente disponíveis. O objectivo desta abordagem foi estudar a cinética e o equilíbrio da formação/dissociação dos aductos de DA e obter indicações sobre as condições mais adequadas a serem usadas na preparação dos correspondentes novos materiais macromoleculares. Além disso, pretendia-se verificar a presença ou ausência de reacções secundárias que poderiam intervir em ambas as vias directa e inversa das reacções, mesmo após vários ciclos. A espectroscopia de UV forneceu informação quantitativa sobre a cinética de formação do aducto através da diminuição progressiva da absorvência máxima a 293 nm correspondente ao grupo maleimida, a diferentes temperaturas (35, 50, 65 ºC) Reciprocamente, a correspondente reacção de retro-DA foi seguida a 90 ºC através do aumento do mesmo pico. A reversibilidade destes sistemas foi verificada com sucesso após uma sequência de ciclos de DA/retro-DA. Adicionalmente, verificou-se que os espectros originaram um ponto isosbéstico, provando que estes sistemas não envolvem quaisquer reacções secundárias. Uma vez que foi usado um excesso de FA, as reacções de DA modelo apresentaram um comportamento cinético de pseudo-primeira ordem, com a constante de velocidade k mais alta (2.1x10-5 dm3mol-1s-1) para T=65 ºC. A correspondente energia de activação foi de 39.0 kJ.mol-1. A reacção de retro-DA seguiu um comportamento de primeira ordem, com constante de velocidade de 1.6x10-6 s-1. A evolução deste sistema por RMN de 1H a 65ºC deu-nos informações mais detalhadas sobre a sua evolução estrutural, ou seja, à medida que a intensidade dos picos atribuídos à formação do aducto aumentaram progressivamente ao longo do tempo, os pertencentes aos reagentes iniciais diminuiram proporcionalmente. O “rendimento final”, calculado após 20 dias à temperatura ambiente, foi de aproximadamente 70%. A reacção de retro-DA foi depois seguida a 90ºC, observando-se tal como na espectroscopia de UV, o deslocamento da reacção no sentido da regeneração dos reagentes de partida. A viabilidade de múltiplos ciclos de DA/retro-DA estabelecidos pela espectroscopia de UV foi igualmente confirmada por RMN de 1H. O passo seguinte envolveu o estudo de um sistema de policondensação linear baseado no crescimento gradual por reacção de DA entre um monómero bisfurânico A-A e um do tipo bismaleimida B-B, seguindo a mesma abordagem que no sistema modelo. O poliaducto linear foi obtido a partir de soluções equimolares dos monómeros, por reacção de DA a 65ºC. O progresso desta polimerização foi seguido por espectroscopia de UV e RMN de 1H e, mais qualitativamente, pelo aumento da viscosidade do meio. A reacção seguiu um comportamento de segunda ordem, com uma constante de velocidade de 9.4x10-6 dm3mol-1s-1, e observou-se novamente um ponto isosbéstico nos dados de UV. Os espectros de RMN apresentaram o padrão esperado, nomeadamente o aumento progressivo dos sinais associados ao aducto e a correspondente diminuição dos grupos furano e maleimida livres. A despolimerização do poliaducto através da reacção de retro-DA foi seguida a 110ºC usando as mesmas técnicas. Os dados de UV mostraram o retorno progressivo da absorção dos grupos de maleimida, seguindo um comportamento cinético de primeira ordem, com constante de velocidade de 2.5x10-6 s-1, até à completa regeneração de ambos os monómeros. Os espectros de RMN providenciaram mais uma vez informação estrutural sobre o progresso da despolimerização, a qual foi acompanhada por uma diminuição progressiva da viscosidade. Adicionalmente, para seguir a retro- DA, adicionou-se um excesso de composto furânico monofuncional, nomeadamente o 2,5-dimetilfurano (DMFu), ao sistema de modo a bloquear as funções maleimida complementares, evitando assim a repolimerização após arrefecimento. Os productos isolados foram então o monómero bisfurânico AA, DMFu que não reagiu e o bisaducto não-polimerizável de BB com DMFu. Este resultado indicou claramente que o polímero foi de facto revertido nos seus monómeros durante a reacção de retro-DA. O terceiro sistema estudado foi outra polimerização linear, seguindo as mesmas condições experimentais que os anteriores, mas com uma estratégia diferente de modo a contornar o problema clássico de assegurar a estequiometria exacta dos monómeros. As estruturas dos monómeros utilizados incorporam ambos os grupos reactivos, i.e, moléculas do tipo A-B. A polimerização prematura destes monómeros intrinsecamente reactivos foi evitada com a protecção do grupo maleimida na forma de um aducto de DA com furano, até a incorporação do substituinte furânico na outra extremidade. Portanto, a policondensação destes monómeros foi iniciada após a desprotecção in situ deste composto mediante aquecimento, seguido de arrefecimento até à temperatura adequada para polimerizar. Os resultados obtidos por UV e RMN sugerem que de facto o uso de monómeros do tipo A-B oferece um melhor sistema linear. Em seguida, foram estudados sistemas de policondensação não-linear por reacção de DA, entre monómeros (um ou ambos) com funcionalidade superior a dois, nomeadamente sistemas do tipo A3+B-B ou A-A+B3, seguindo mais uma vez as mesmas condições experimentais. Uma vez que utilizam monómeros complementares contendo, em média, mais de duas funcionalidades, estes sistemas conduzem a materiais reticulados. Nestes estudos, foram usadas três razões molares de [maleimida]/[furano], nomeadamente 1.0, 0.75 e 0.5, de modo a estudar ambas as situações de não-gelificação e reticulação. Ambos sistemas apresentaram um comportamento regular e boa reciclabilidade quer para gerar situações que possam conduzir à formação de redes a diferentes graus de conversão, ou que possam parar antes da sua obtenção, conforme previsto pela equação de Flory-Stockmayer. Como esperado, a utilização de grupos complementares em quantidades estequiométricas produziu o espessamento mais rápido e a reticulação quase completa; à medida que a quantidade relativa de monómero trifuncional decresceu, as reacções pararam antes da reticulação, ou seja, originaram meios altamente viscosos contendo polímeros solúveis altamente ramificados. As reacções de retro-DA a 110 ºC conduziram à gradual dissolução das partículas de gel (quando presentes), tendo sido comprovado pelos espectros de UV e de RMN de 1H, evidenciado a regeneração dos monómeros. Tal como no sistema do tipo A-A+B-B, a reacção de retro-DA foi seguida adicionando um excesso de DMFu ao sistema reaccional. Como esperado, os produtos finais foram os monómeros furânicos, o DMFu em excesso e o trisaducto ou o bisaducto maleimida-DMFu, o que confirma a eficiência da despolimerização com regeneração dos monómeros iniciais. O último sistema de policondensação por reacção de DA envolveu um monómero assimetricamente substituído do tipo AB2, capaz de originar estruturas macromoleculares hiper-ramificadas que não reticulam. Este estudo preliminar deste sistema foi seguido nas mesmas condições experimentais que os anteriores, apresentando um comportamento com as características esperadas.

Study of oxidation and non-enzymatic glycosylation posttranslational modifications using a proteomic approach

A glicosilação não-enzimática e o stress oxidativo representam dois processos importantes visto desempenharem um papel importante no que respeita às complicações de vários processos patofisiológicos. No presente, a associação entre a glicosilação não-enzimática e a oxidação de proteínas é reconhecida como sendo um dos principais responsáveis pela acumulação de proteínas não-funcionais que, por sua vez, promove uma contínua sensibilização para um aumento do stress oxidativo ao nível celular. Embora esteja disponível bastante informação no que respeita aos dois processos e suas consequências ao nível estrutural e funcional, permanecem questões por esclarecer acerca do que se desenvolve ao nível molecular. Com o objectivo de contribuir para uma melhor compreensão da relação entre a glicosilação não-enzimática e a oxidação, proteínas modelo (albumina, insulina e histonas H2B e H1) foram submetidas a sistemas in vitro de glicosilação não-enzimática e oxidação em condições controladas e durante um período de tempo específico. A identificação dos locais de glicosilação e oxidação foi realizada através de uma abordagem proteómica, na qual após digestão enzimática se procedeu à análise por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massa tandem (MALDI-TOF/TOF). Esta abordagem permitiu a obtenção de elevadas taxas de cobertura das sequências proteicas, permitindo a identificação dos locais preferenciais de glicosilação e oxidação nas diferentes proteínas estudadas. Como esperado, os resíduos de lisina foram os preferencialmente glicosilados. No que respeita à oxidação, além das modificações envolvendo hidroxilações e adições de oxigénio, foram identificadas deamidações, carbamilações e conversões oxidativas específicas de vários aminoácidos. No geral, os resíduos mais afectados pela oxidação foram os resíduos de cisteína, metionina, triptofano, tirosina, prolina, lisina e fenilalanina. Ao longo do período de tempo estudado, os resultados indicaram que a oxidação teve início em zonas expostas da proteína e/ou localizadas na vizinhança de resíduos de cisteína e metionina, ao invés de exibir um comportamente aleatório, ocorrendo de uma forma nãolinear por sua vez dependente da estabilidade conformacional da proteína. O estudo ao longo do tempo mostrou igualmente que, no caso das proteínas préglicosiladas, a oxidação das mesmas ocorreu de forma mais rápida e acentuada, sugerindo que as alterações estruturais induzidas pela glicosilação promovem um estado pro-oxidativo. No caso das proteínas pré-glicosiladas e oxidadas, foi identificado um maior número de modificações oxidativas assim como de resíduos modificados na vizinhança de resíduos glicosilados. Com esta abordagem é realizada uma importante contribuição na investigação das consequências do dano ‘glico-oxidativo’ em proteínas ao nível molecular através da combinação da espectrometria de massa e da bioinformática.