Organic-inorganic nanostructured multilayers for calcium phosphate biomineralization

The weak fixation of biomaterials within the bone structure is one of the major reasons of implants failures. Calcium phosphate (CaP) coatings are used in bone tissue engineering to improve implant osseointegration by enhancing cellular adhesion, proliferation and differentiation, leading to a tight and stable junction between implant and host bone. It has also been observed that materials compatible with bone tissue either have a CaP coating or develop such a calcified surface upon implantation. Thus, the development of bioactive coatings becomes essential for further improvement of integration with the surrounding tissue. However, most of current applied CaP coatings methods (e.g. physical vapor deposition), cannot be applied to complex shapes and porous implants, provide poor structural control over the coating and prevent incorporation of bioactive organic compounds (e.g. antibiotics, growth factors) because of the used harsh processing conditions. Layer-by-layer (LbL) is a versatile technology that permits the building-up of multilayered polyelectrolyte films in mild conditions based on the alternate adsorption of cationic and anionic elements that can integrate bioactive compounds. As it is recognized in natureâ s biomineralization process the presence of an organic template to induce mineral deposition, this work investigate a ion based biomimetic method where all the process is based on LbL methodology made of weak natural-origin polyelectrolytes. A nanostructured multilayer component, with 5 or 10 bilayers, was produced initially using chitosan and chondroitin sulphate polyelectrolyte biopolymers, which possess similarities with the extracellular matrix and good biocompatibility. The multilayers are then rinsed with a sequential passing of solutions containing Ca2+ and PO43- ions. The formation of CaP over the polyelectrolyte multilayers was confirmed by QCM-D, SEM and EDX. The outcomes show that 10 polyelectrolyte bilayer condition behaved as a  better site for initiating the formation of CaP as the precipitation occur at earlier stages than in 5 polyelectrolyte bilayers one. This denotes that higher number of bilayers could hold the CaP crystals more efficiently. This work achieved uniform coatings that can be applied to any surface with access to the liquid media in a low-temperature method, which potentiates the manufacture of effective bioactive biomaterials with great potential in orthopedic applications.

Seleção de fungos produtores de β-D-frutosiltransferase por fermentação em estado sólido

A enzima β-D-frutosiltransferase é responsável pela síntese de FOS (frutooligossacarídeos) a partir de sacarose por reação de transfrutosilação é produzida por diferentes micro-organismos, principalmente por fungos filamentosos. O objetivo deste trabalho foi selecionar a melhor linhagem fúngica produtora da -D-frutosiltransferase por fermentação em estado sólido, bem como o método de extração. A fermentação em estado sólido utilizando o substrato farelo de trigo umedecido com solução de sacarose atingindo 70% de umidade na concentração de esporos de 107 no tempo de 96 horas de crescimento. Todas as linhagens manipuladas apresentaram atividade hidrolítica, no entanto apenas uma linhagem não demonstrou atividade transfrutosilação. O isolado SIS 14 que pertence ao gênero Aspergillus sp. destacou-se pelos maiores valores em atividade no método de extração utilizando água destilada, apresentando 300,90 U/mL na atividade de transfrutosilação e na atividade hidrolítica de 155,74 U/mL. Contudo, pode-se perceber que dos solventes estudados a água destilada foi melhor obtendo o valor em atividade de transfrutosilação, como também a linhagem SIS 14 é promissora para a produção da β-D-frutosiltransferase.

Sementes e plântulas de andiroba (Carapa guianensis Aubl. e Carapa procera D. C.): aspectos botânicos, ecológicos e tecnológicos

Na Amazônia, encontram-se ambas espécies do gênero Carapa (Meliaceae), conhecidas pela qualidade da madeira e pelo óleo extraído das sementes. O objetivo deste trabalho foi apresentar informações sobre sementes e plântulas de uma maneira abrangente para subsidiar interesses científicos e aplicados à propagação e manejo das espécies. Para tanto são apresentadas a bio-morfologia dos frutos, sementes e plântulas e uma descrição botânica comparativa, permitindo a distinção das duas espécies. A distribuição natural, abundância e fenologia são apresentados; como também fatores que afetam a regeneração natural, relacionados com as altas taxas de predação de sementes e o ataque da broca-do-ponteiro (Hypsipyla grandella). Andiroba produz sementes grandes e regularmente (em média com peso de 25 g - C. guianensis el6 g -C. procera), porém a produção de mudas enfrenta dificuldades devido a intolerância das sementes ao dessecamento e resfriamento. A espessura do tegumento das sementes de C. guianensis pode causar dormência e prolongar a germinação em até seis meses. O tegumento das sementes de C. procera é normalmente mais delgado e elas necessitam em média apenas um mês para germinar. Práticas de viveiro e plantio, assim como o uso destas espécies são abordados.

O Crescimento de duas espécies florestais pioneiras, pau-de-balsa (Ochroma lagopus Sw.) e caroba (Jacaranda copaia D. Don), usadas para recuperação de áreas degradadas pela agricultura na Amazônia Central, Brasil

O objetivo deste trabalho foi estudar o crescimento das espécies florestais pioneiras pau-de-balsa (Ochroma lagopus Sw.) e caroba (Jacaranda copaia D. Don) para a recuperação de áreas degradadas pela agricultura. Na área, situada no km 120 da BR-174, tinha sido plantado mandioca e banana e abandonada há 8 anos, formando uma capoeira de porte baixo e rala. O experimento foi instalado em maio/98, com e sem gradagem da área. O espaçamento foi de 3x3m, em covas de 20 cm (diâmetro) x 30 cm (profundidade), com adubação de 150g/cova de NPK (4-16-8) e calcário dolomítico na proporção de 3:1. Para a avaliação do crescimento, foram medidas a altura e o diâmetro das plantas aos 2 meses (julho/98) e a cada ano aproximadamente (junho/99, setembro/00 e maio/01). Os dados foram analisados através do delineamento inteiramente casualisado. A sobrevivência do pau-de-balsa foi maior em área gradeada (97,1%) do que em area não gradeada (92,5%), após o primeiro ano do plantio; da caroba, foi cerca de 90% e sem diferenças entre as areas. A altura e diâmetro do pau-de-balsa, foram maiores em área gradeada, a partir do primeiro ano, chegando no terceiro ano a 11,85 m de altura e 11,42 cm de diâmetro. Na caroba, a diferença ocorreu a partir do segundo ano e no terceiro chegou a 8,37 m de altura e 11,18 cm de diâmetro. Além de outros fatores inerentes às espécies, o solo mais friável das áreas gradeadas, possibilitou um maior crescimento em altura e diâmetro das duas espécies estudadas.

Efeitos das mudanças do uso da terra na biogeoquímica dos corpos d'água da bacia do rio Ji-Paraná, Rondônia

Este trabalho discute os efeitos das mudanças do uso do solo na biogequímica dos rios da bacia de drenagem do rio Ji-Paraná (Rondônia). Nesta região, a distribuição espacial do desmatamento e das propriedades do solo resultam em sinais diferentes, possibilitando a divisão dos sistemas fluviais em três grupos: rios com águas pobres em íons e baixo impacto; rios com conteúdo iônico intermediário e impacto médio e rios com elevados conteúdo iônico e impacto antropogênico. As características biogeoquímicas dos rios têm relação significativa com a área de pasto, melhor parâmetro para prever a condutividade elétrica (r² = 0,87) e as concentrações de sódio (r² = 0,75), cloreto (r² = 0,69), potássio (r² = 0,63), fosfato (r² = 0.78), nitrogênio inorgânico (r² = 0.52), carbono inorgânico (r² = 0.81) e carbono orgânico (rain ² = 0.51) dissolvidos. Cálcio e magnésio tiveram sua variância explicada pelas características do solo e pastagem. Nossos resultados indicam que as mudanças observadas na micro-escala constituem "sinais biogeoquímicos" gerados pelo processamento do material nas margens dos rios. A medida em que os rios evoluem para ordens superiores, os sinais persistentes nos canais fluviais estão mais associdados às características da bacia de drenagem (solos e uso da terra). Apesar dos efeitos das mudanças observadas no uso do solo não serem ainda detectáveis na macro-escala (bacia amazônica), a disrupção da estrutura e funcionamento dos ecossistemas é detectável nas micro e meso escalas, com alterações significativas na ciclagem de nutrientes nos ecossistemas fluviais.

The role of Pep4p, the vacuolar yeast protease ortholog of human cathepsin D, in mitochondria-dependent apoptosis

Doctoral Thesis (PhD Programm on Molecular and Environmental Biology)

GPR para a verificação do nível d'água subterrânea em transição floresta amazônica e cerrado

Um estudo do monitoramento do nível de água foi realizado com medidas diretas e com Radar de Penetração no Solo (GPR) em uma floresta tropical de transição para o cerrado. Três poços de monitoramento do nível de água foram instalados durante 2001/2002 em três locais diferentes: o primeiro em uma área de floresta permanente, outro em área de floresta manejada e outra em uma área de pasto. Os perfis de GPR mostram que o nível do topo do lençol freático aparece como um refletor horizontal forte em março e em agosto de 2002, e como um refletor fraco durante medidas em maio e outubro de 2001 com descontinuidades devido a diversas lentes de solo laterítico no solo. O topo do lençol de água é facilmente confundido com a presença de tais lentes. A umidade do solo teve uma influência nestes sinais da reflexão, mudando a constante dielétrica do solo. A profundidade do topo do lençol da água variou 1,8 m sob a floresta permanente, 0,9 m sob a floresta manejada e 3,7 m sob o pasto.

Design and optimization of an extrusion die for the production of wood–plastic composite profiles

In this work, the optimization of an extrusion die designed for the production of a wood–plastic composite (WPC) decking profile is investigated. The optimization was performed with the help of numerical tools, more precisely, by solving the continuity and momentum conservation equations that govern such flow, and aiming to balance properly the flow distribution at the extrusion die flow channel outlet. To capture the rheological behavior of the material, we used a Bird-Carreau model with parameters obtained from a fit to the (shear viscosity versus shearrate) experimental data, collected from rheological tests. To yield a balanced output flow, several numerical runs were performed by adjusting the flow restriction at different regions of the flow-channel parallel zone crosssection. The simulations were compared with the experimental results and an excellent qualitative agreement was obtained, allowing, in this way, to attain a good balancing of the output flow and emphasizing the advantages of using numerical tools to aid the design of profile extrusion dies.

Bioactive dihydroxyfuranonaphthoquinones from the bark of Tabebuia incana A.H. Gentry (Bignoniaceae) and HPLC analysis of commercial pau d'arco and certified T.incana bark infusions

Tabebuia incana A.H. Gentry (Bignoniaceae) is a tree from the Brazilian Amazon having medicinal uses and is one several Tabebuia spp. known as pau d'arco or palo de arco in this region. Fractionation of the bark ethanolic extract afforded a mixture of 5 and 8-hydroxy-2-(1-hydroxyethyl)naphtho[2,3-b]furan-4,9-diones (1 and 2, respectively) identified on the basis of nuclear magnetic resonance (NMR), infrared (IR) and mass (MS) spectra, whose in vitro antimalarial and antitumor activity have been shown previously. This is the first study on T. incana bark, and 2 are described in this species for the first time. Also, high performance liquid chromatography (HPLC) analysis of T. incana bark tea revealed the presence of the 1 + 2 mixture peak corresponding to a concentration in the range 10-6-10-5 M. The chromatograms of teas prepared from commercial pau d' arco and T. incana bark were also studied and the presence of the 1 + 2 peak has potential for quality control of commercial plant materials.

Connecting free volume with shape memory properties in noncytotoxic gamma-irradiated polycyclooctene

The free volume holes of a shape memory polymer have been analysed considering that the empty space between molecules is necessary for the molecular motion, and the shape memory response is based on polymer segments acting as molecular switches through variable flexibility with temperature or other stimuli. Therefore, thermomechanical analysis (TMA) and positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS) have been applied to analyse shape recovery and free volume hole sizes in gamma irradiated polycyclooctene (PCO) samples, as a non-cytotoxic alternative to more conventional PCO crosslinked via peroxide for future applications in medicine. Thus, a first approach relating structure, free volume holes and shape memory properties in gamma irradiated PCO is presented. The results suggest that free volume holes caused by gamma irradiation in PCO samples facilitate the recovery process by improving movement of polymer chains and open t possibilities for the design and control of the macroscopic response.

Piezoelectric poly(vinylidene fluoride) microstructure and poling state in active tissue engineering

Tissue engineering often rely on scaffolds for supporting cell differentiation and growth. Novel paradigms for tissue engineering include the need of active or smart scaffolds in order to properly regenerate specific tissues. In particular, as electrical and electromechanical clues are among the most relevant ones in determining tissue functionality in tissues such as muscle and bone, among others, electroactive materials and, in particular, piezoelectric ones, show strong potential for novel tissue engineering strategies, in particular taking also into account the existence of these phenomena within some specific tissues, indicating their requirement also during tissue regeneration. This referee reports on piezoelectric materials used for tissue engineering applications. The most used materials for tissue engineering strategies are reported together with the main achievements, challenges and future needs for research and actual therapies. This review provides thus a compilation of the most relevant results and strategies and a start point for novel research pathways in the most relevant and challenging open questions.

Mechanical fatigue performance of PCL-chondroprogenitor constructs after cell culture under bioreactor mechanical stimulus

In tissue engineering of cartilage, polymeric scaffolds are implanted in the damaged tissue and subjected to repeated compression loading cycles. The possibility of failure due to mechanical fatigue has not been properly addressed in these scaffolds. Nevertheless, the macroporous scaffold is susceptible to failure after repeated loading-unloading cycles. This is related to inherent discontinuities in the material due to the micropore structure of the macro-pore walls that act as stress concentration points. In this work, chondrogenic precursor cells have been seeded in Poly-ε-caprolactone (PCL) scaffolds with fibrin and some were submitted to free swelling culture and others to cyclic loading in a bioreactor. After cell culture, all the samples were analyzed for fatigue behavior under repeated loading-unloading cycles. Moreover, some components of the extracellular matrix (ECM) were identified. No differences were observed between samples undergoing free swelling or bioreactor loading conditions, neither respect to matrix components nor to mechanical performance to fatigue. The ECM did not achieve the desired preponderance of collagen type II over collagen type I which is considered the main characteristic of hyaline cartilage ECM. However, prediction in PCL with ECM constructs was possible up to 600 cycles, an enhanced performance when compared to previous works. PCL after cell culture presents an improved fatigue resistance, despite the fact that the measured elastic modulus at the first cycle was similar to PCL with poly(vinyl alcohol) samples. This finding suggests that fatigue analysis in tissue engineering constructs can provide additional information missed with traditional mechanical measurements.

In vitro mechanical fatigue behavior of poly-ε-caprolactone macroporous scaffolds for cartilage tissue engineering: Influence of pore filling by a poly(vinyl alcohol) gel

Polymeric scaffolds used in regenerative therapies are implanted in the damaged tissue and subjected to repeated loading cycles. In the case of articular cartilage engineering, an implanted scaffold is typically subjected to long term dynamic compression. The evolution of the mechanical properties of the scaffold during bioresorption has been deeply studied in the past, but the possibility of failure due to mechanical fatigue has not been properly addressed. Nevertheless, the macroporous scaffold is susceptible to failure after repeated loading-unloading cycles. In this work fatigue studies of polycaprolactone scaffolds were carried by subjecting the scaffold to repeated compression cycles in conditions simulating the scaffold implanted in the articular cartilage. The behaviour of the polycaprolactone sponge with the pores filled with a poly(vinyl alcohol) gel simulating the new formed tissue within the pores was compared with that of the material immersed in water. Results were analyzed with Morrow’s criteria for failure and accurate fittings are obtained just up to 200 loading cycles. It is also shown that the presence of poly(vinyl alcohol) increases the elastic modulus of the scaffolds, the effect being more pronounced with increasing the number of freeze/thawing cycles.

D'une littérature mal nommée

Depuis les années 1980, lorsqu’elle émerge associée à la Marche des Beurs, de son vrai nom Marche pour l’égalité et contre le racisme, la littérature produite par les écrivains français nés de parents immigrés du Maghreb fait l’objet d’une revendication de reconnaissance et de légitimation culturelle qui prolonge la revendication politique d’intégration à la société française des populations issues de l’immigration. L’histoire de ce mouvement littéraire est donc celle de la lutte pour une place dans le champ littéraire français moyennant l’accès au dispositif institutionnel qui y introduit œuvre et auteur : maisons d’édition, presse et médias audiovisuels, librairies, prix littéraires, universités. Cet appareil de reconnaissance et de légitimation, Michel Laronde l’appelle l’Institution. L’un des instruments de l’Institution est la catégorisation.

Quantificação de cianeto total nas etapas de processamento das farinhas de mandioca dos grupos seca e d'água

O objetivo deste trabalho foi quantificar a concentração de cianeto total durante as etapas de produção da farinha de mandioca dos grupos seca e d'água. Em relação à farinha seca, a concentração de cianeto total na raiz de mandioca diminuiu de 160±11,8 mg HCN/kg para 149±12,3 mg HCN/kg após a trituração, 68±2,5 mg HCN/kg após a prensagem e chegando a 5±0,2 mg HCN/kg no produto final, após o processo de torração. Na produção da farinha d'água, a raiz de mandioca apresentava teor de cianeto total de 321±21,6 mg HCN/kg e durante o processo de fermentação da raiz, o teor de cianeto total nas primeiras 24 horas de fermentação era de 297±2,7 mg HCN/kg chegando a 64±2,3 mg HCN/kg após 96 horas em repouso no tanque. Após trituração e prensagem da massa fermentada, os valores diminuíram para 50±0,6 e 36±0,4 mg HCN/kg, respectivamente, obtendo-se no produto final a concentração de 9±0,1 mg HCN/kg, sendo evidenciado a eficiência do processo de destoxificação em ambos os processamentos.