Digital geometric-sequence control technique for bidirectional dual active bridge DC-DC converters used in future electric vehicles

Bidirectional DC-DC converters are widely used in different applications such as energy storage systems, Electric Vehicles (EVs), UPS, etc. In particular, future EVs require bidirectional power flow in order to integrate energy storage units into smart grids. These bidirectional power converters provide Grid to Vehicle (V2G)/ Vehicle to Grid (G2V) power flow capability for future EVs. Generally, there are two control loops used for bidirectional DC-DC converters: The inner current loop and The outer loop. The control of DAB converters used in EVs are proved to be challenging due to the wide range of operating conditions and non-linear behavior of the converter. In this thesis, the precise mathematical model of the converter is derived and non-linear control schemes are proposed for the control system of bidirectional DC-DC converters based on the derived model. The proposed inner current control technique is developed based on a novel Geometric-Sequence Control (GSC) approach. The proposed control technique offers significantly improved performance as compared to one for conventional control approaches. The proposed technique utilizes a simple control algorithm which saves on the computational resources. Therefore, it has higher reliability, which is essential in this application. Although, the proposed control technique is based on the mathematical model of the converter, its robustness against parameter uncertainties is proven. Three different control modes for charging the traction batteries in EVs are investigated in this thesis: the voltage mode control, the current mode control, and the power mode control. The outer loop control is determined by each of the three control modes. The structure of the outer control loop provides the current reference for the inner current loop. Comprehensive computer simulations have been conducted in order to evaluate the performance of the proposed control methods. In addition, the proposed control have been verified on a 3.3 kW experimental prototype. Simulation and experimental results show the superior performance of the proposed control techniques over the conventional ones.

‘Black Settlers’: Hybridity, Neoliberalism and Ecosystemic Change Among Tonga Farmers of Southern Zambia, 1964-2008

This dissertation examines a process of indigenous accumulation among Tonga farmers in Zambia’s Southern Province. In the 1970s multiple authors concluded that capitalist farmers had emerged among Tonga agro-pastoralists, predominantly within private titled holdings. Relying on archival research, newspapers, secondary sources and extensive oral testimony this thesis fills a 35-year gap on the topic, providing insights into the social and environmental impacts of neoliberal policy among African peasants and capitalist farmers. In contrast to dominant narratives of the post-independence period, this study argues that Zambia did experience a developmental process post-independence, which saw significant achievements made in the agricultural sector, including the doubling of national cattle stocks. The data reveals a painful process of disarticulation beginning in the late 1980s. Following neoliberal adjustment, we observe significant heterogeneity in production systems, some regional specialization, and processes of migration. Most importantly, the thesis uncovers processes of overwhelming ecosystemic change that contributed to livestock epidemics of severe scale and scope. Amazingly, this went largely undocumented because of the simultaneous crisis of the state, which left the national statistics office and other state bodies incapable of functioning from the late 1980s into the 2000s. In response, the Zambian state has introduced a number of neodevelopmental initiatives in the sector, yet the lack of animal traction remained up to 2008 and agricultural production declined, while more capitalized farmers (largely white, and/or with foreign direct investment) have become more significant players in the country. This thesis provides compelling evidence to challenge dominant economic thinking of the Washington institutions as well as many of the common Marxian formulations.

Gravity collapse structures in the Central Precordillera fold-andthrust belt, Argentina

Several landforms found in the fold-and-thrust belt area of Central Precordillera, Pre-Andes of Argentina, which were often associated with tectonic efforts, are in fact related to non-tectonic processes or gravitational superficial structures. These second-order structures, interpreted as gravitational collapse structures, have developed in the western flank of sierras de La Dehesa and Talacasto. These include rock-slides, rock falls, wrinkle folds, slip sheets and flaps, among others; which together constitute a monoclinal fold dipping between 30º and 60º to the west. Gravity collapse structures are parallel to the regional strike of the Sierra de la Dehesa and are placed in Ordovician limestones and dolomites. Their sloping towards the west, the presence of bed planes, fractures and joints; and the lithology (limestone interbedded with incompetent argillaceous banks) would have favored their occurrence. Movement of the detached structures has been controlled by lithology characteristics, as well as by bedding and joints. Detachment and initial transport of gravity collapse structures and rockslides in the western flank of the Sierra de la Dehesa were tightly controlled by three structural elements: 1) sliding surfaces developed on parallel bedded strata when dipping >30° in the slope direction; 2) Joint’s sets constitute lateral and transverse traction cracks which release extensional stresses and 3) Discontinuities fragmenting sliding surfaces.  Some other factors that could be characterized as local (lithology, structure and topography) and as regional (high seismic activity and possibly wetter conditions during the postglacial period) were determining in favoring the steady loss of the western mountain side in the easternmost foothills of Central Precordillera.

Design and Flux-Weakening Control of an Interior Permanent Magnet Synchronous Motor for Electric Vehicles

Permanent magnet synchronous motors (PMSMs) provide a competitive technology for EV traction drives owing to their high power density and high efficiency. In this paper, three types of interior PMSMs with different PM arrangements are modeled by the finite element method (FEM). For a given amount of permanent magnet materials, the V-shape interior PMSM is found better than the U-shape and the conventional rotor topologies for EV traction drives. Then the V-shape interior PMSM is further analyzed with the effects of stator slot opening and the permanent magnet pole chamfering on cogging torque and output torque performance. A vector-controlled flux-weakening method is developed and simulated in Matlab to expand the motor speed range for EV drive system. The results show good dynamic and steady-state performance with a capability of expanding speed up to four times of the rated. A prototype of the V-shape interior PMSM is also manufactured and tested to validate the numerical models built by the FEM.

Développement de matériaux à base de protéines extraites du byssus de la moule bleue Mytilus edulis

Le byssus est un amas de fibres que les moules produisent afin de s’ancrer aux surfaces immergées sous l’eau. Ces fibres sont pourvues de propriétés mécaniques impressionnantes combinant rigidité, élasticité et ténacité élevées. De plus, elles possèdent un comportement d’auto-guérison de leurs propriétés mécaniques en fonction du temps lorsque la contrainte initialement appliquée est retirée. Les propriétés mécaniques de ces fibres sont le résultat de l’agencement hiérarchique de protéines de type copolymère blocs riches en collagène et de la présence de métaux formant des liens sacrificiels réversibles avec certains acides aminés comme les DOPA et les histidines. Bien que cette fibre soit très intéressante pour la production de matériaux grâce à son contenu élevé en collagène potentiellement biocompatible, cette ressource naturelle est traitée comme un déchet par les mytiliculteurs. L’objectif de cette thèse était de valoriser cette fibre en extrayant les protéines pour générer une nouvelle classe de matériaux biomimétiques. Un hydrolysat de protéines de byssus (BPH) riche en acides aminés chargés, i.e. ~30 % mol, et permettant de former des films a pu être généré. Lorsque solubilisé à pH 10.5, le BPH forme un hydrogel contenant des structures en triple hélice de collagène et des feuillets β anti-parallèles intra- et inter-moléculaires. Suite à l’évaporation de l’eau, le film de BPH résultant est insoluble en milieu aqueux à cause des structures secondaires très stables agissant comme points de réticulation effectifs. Les propriétés mécaniques des films de BPH sont modulables en fonction du pH. Au point isoélectrique (pI = 4.5), les interactions électrostatiques entre les charges opposées agissent comme points de réticulation et augmentent la rigidité des films et leur contrainte à la rupture sans affecter la déformation à la rupture. À pH plus élevé ou plus bas que le pI, les performances mécaniques des films sont plus faibles à cause de la répulsion entre les groupements fonctionnels de même charge qui interagissent plutôt avec les molécules d’eau et causent le gonflement de la matrice protéique des films. Le BPH contenant un nombre élevé d’acides aminés chargés et réactifs, nous avons pu réticuler les films de manière covalente à l’aide d’EDC ou de glutaraldéhyde. Les propriétés mécaniques des films sont modulables en fonction de la concentration d’EDC utilisée lors de la réticulation ou en employant du glutaraldéhyde comme agent réticulant. Les films sont à la fois plus rigides et plus forts avec un degré de réticulation élevé, mais perdent leur extensibilité à mesure que les segments libres de s’étirer lors d’une traction deviennent entravés par les points de réticulation. La réticulation augmente également la résistance à la dégradation enzymatique par la collagénase, les films les plus fortement réticulés lui étant pratiquement insensibles. La spectroscopie infrarouge montre enfin que la réticulation entraîne une transition de feuillets β anti-parallèles inter-moléculaires vers des structures de type hélices de collagène/PPII hydratées. Des liens sacrificiels ont été formés dans les films de BPH par traitement au pI et/ou avec différents métaux, i.e. Na+, Ca2+, Fe3+, afin de moduler les propriétés mécaniques statiques et d’évaluer le rôle de ces traitements sur le comportement d’auto-guérison lors de tests mécaniques cycliques avec différents temps de repos. Plus la valence des ions métalliques ajoutés augmente, plus les propriétés mécaniques statiques affichent un module, une contrainte à la rupture et une ténacité élevés sans toutefois affecter la déformation à la rupture, confirmant la formation de liens sacrificiels. Les tests mécaniques cycliques montrent que les traitements au pI ou avec Ca2+ créent des liens sacrificiels ioniques réversibles qui mènent à un processus d’auto-guérison des performances mécaniques dépendant du pH. L’ajout de Fe3+ à différentes concentrations module les performances mécaniques sur un plus large intervalle et la nature plus covalente de son interaction avec les acides aminés permet d’atteindre des valeurs nettement plus élevées que les autres traitements étudiés. Le Fe3+ permet aussi la formation de liens sacrificiels réversibles menant à l’auto-guérison des propriétés mécaniques. Les spectroscopies Raman et infrarouge confirment que le fer crée des liaisons avec plusieurs acides aminés, dont les histidines et les DOPA. Les résultats dans leur ensemble démontrent que les films de BPH sont des hydrogels biomimétiques du byssus qui peuvent être traités ou réticulés de différentes façons afin de moduler leurs performances mécaniques. Ils pourraient ainsi servir de matrices pour des applications potentielles dans le domaine pharmaceutique ou en ingénierie tissulaire.

Neuroscience and education: prime time to build the bridge

As neuroscience gains social traction and entices media attention, the notion that education has much to benefit from brain research becomes increasingly popular. However, it has been argued that the fundamental bridge toward education is cognitive psychology, not neuroscience. We discuss four specific cases in which neuroscience synergizes with other disciplines to serve education, ranging from very general physiological aspects of human learning such as nutrition, exercise and sleep, to brain architectures that shape the way we acquire language and reading, and neuroscience tools that increasingly allow the early detection of cognitive deficits, especially in preverbal infants. Neuroscience methods, tools and theoretical frameworks have broadened our understanding of the mind in a way that is highly relevant to educational practice. Although the bridge’s cement is still fresh, we argue why it is prime time to march over it.

Ponts composites bois-béton collaborant en portée simple : théorie, essais et conception

Avec le vieillissement des infrastructures routières au Québec, plusieurs ponts de courte portée devront être reconstruits à neuf au cours des prochaines années. La pratique usuelle est de les concevoir entièrement en béton ou en systèmes mixtes acier-béton. Toutefois, avec l’avancement de la recherche dans le domaine du bois, le système hybride bois-béton est envisageable. Le but est de tirer profit des avantages de chaque matériau en les disposant aux endroits appropriés. Le tablier du pont est constitué d’une dalle de béton qui agit en compression et protège des intempéries les poutres en bois lamellé-collé qui résistent en traction. L’enjeu est la capacité de lier efficacement ces deux matériaux pour qu’ils puissent reprendre les efforts dus aux charges de conception avec un glissement d’interface minimal. De nombreux chercheurs ont proposé diverses méthodes pour répondre à cette problématique. Les connecteurs locaux (vis, clous) sont moins rigides et se déforment beaucoup à l’ultime. À l’inverse, les connecteurs continus offrent une rigidité très élevée, de petits déplacements à rupture sans négliger la plasticité du système. Pour cette raison, le connecteur choisi est le HBV Shear, une mince bande d’acier de 90mm de hauteur perforée de trous de 10mm. Sa moitié inférieure est collée dans une fente pratiquée dans la poutre et la partie supérieure est immergée dans le béton. Pour caractériser le comportement du connecteur, dix essais en cisaillement simple ont été effectués. Ils ont permis de quantifier la rigidité et d’apprécier la ductilité qui s’installe dans le système par l’ajout de l’acier. Par la suite, six poutres hybrides simple de 4 m, deux systèmes à poutres double de 4m et deux poutres hybrides de 12m de portée ont été amenées à la rupture en flexion. Ces essais ont montré que le connecteur se brisait sous l’effort de manière ductile avant la rupture fragile de la poutre en bois. Les résultats ont aussi prouvé que les méthodes de calculs utilisées estiment correctement la séquence de rupture ainsi que le comportement du système avec une très grande efficacité. Finalement, un tablier de pont composite a été conçu pour résister aux efforts à l’ultime, en service et à long terme.

Stabilité des barrages-poids en béton: contribution de la cohésion à la résistance de l'interface béton-rocher

Le contexte de ce projet de recherche est celui de la stabilité des barrages-poids et aborde le besoin d’évaluation de la résistance de l’interface béton-rocher. Puisqu’il est techniquement difficile d’évaluer si l’interface est liée ou non, la cohésion réelle et sa contribution à la résistance au cisaillement sont souvent négligées et ce sujet précis est peu abordé dans la littérature. Un lien direct peut être fait entre cette non-considération et des travaux de stabilisation réalisés sur des ouvrages hydrauliques. Cette étude a comme objectif la caractérisation de la cohésion réelle dans le but de déterminer s’il est sécuritaire d’incorporer sa contribution dans l’évaluation de stabilité des barrages-poids. Pour ce faire, il est nécessaire d’évaluer les comportements en traction et en cisaillement de l’interface et d’analyser comment ils sont affectés par des paramètres importants telle la rugosité de l’interface. Cette caractérisation est faite à l’aide d’un programme expérimental sur 66 répliques d’interfaces béton-rocher en mortier. La rugosité est évaluée à l’aide d’un profilomètre laser et du paramètre Z2. Les répliques ont fait l’objet d’essais de traction directe, de traction par pression de fluide et de cisaillement direct. L’influence de la rugosité d’interface et de la résistance à la compression uniaxiale (UCS) des matériaux sur les résistances à la traction et au cisaillement est évaluée grâce à l’analyse des variances (ANOVA). Des essais supplémentaires ont permis d’approfondir la compréhension du mécanisme de rupture en cisaillement. Les résultats indiquent une résistance à la traction moyenne de l’interface liée de 0,62 MPa et une cohésion (en cisaillement) moyenne de 3,1 MPa. L’ANOVA montre une augmentation significative de la résistance à la traction avec la rugosité et une augmentation significative de la résistance au cisaillement au pic avec la rugosité, l’UCS et la contrainte normale. Il a aussi été observé que le pas d’échantillonnage a un impact important sur la valeur de Z2. Les résultats suggèrent qu’une valeur minimale de cohésion de 100 à 200 kPa pourrait être utilisée dans la mesure où il peut être démontré que l’interface est liée. Cette condition pourrait d’ailleurs constituer un sujet de recherche s’inscrivant dans la continuité des travaux réalisés.

Modélisation du comportement des bétons fibrés à ultra-hautes performances par la micromécanique : Effet de l'orientation des fibres à l'échelle de la structure

Cette thèse s’inscrit dans le contexte d’une optimisation industrielle et économique des éléments de structure en BFUP permettant d’en garantir la ductilité au niveau structural, tout en ajustant la quantité de fibres et en optimisant le mode de fabrication. Le modèle développé décrit explicitement la participation du renfort fibré en traction au niveau local, en enchaînant une phase de comportement écrouissante suivie d’une phase adoucissante. La loi de comportement est fonction de la densité, de l’orientation des fibres vis-à-vis des directions principales de traction, de leur élancement et d’autres paramètres matériaux usuels liés aux fibres, à la matrice cimentaire et à leur interaction. L’orientation des fibres est prise en compte à partir d’une loi de probabilité normale à une ou deux variables permettant de reproduire n’importe quelle orientation obtenue à partir d’un calcul représentatif de la mise en oeuvre du BFUP frais ou renseignée par analyse expérimentale sur prototype. Enfin, le modèle reproduit la fissuration des BFUP sur le principe des modèles de fissures diffuses et tournantes. La loi de comportement est intégrée au sein d’un logiciel de calcul de structure par éléments finis, permettant de l’utiliser comme un outil prédictif de la fiabilité et de la ductilité globale d’éléments en BFUP. Deux campagnes expérimentales ont été effectuées, une à l’Université Laval de Québec et l’autre à l’Ifsttar, Marne-la-Vallée. La première permet de valider la capacité du modèle reproduire le comportement global sous des sollicitations typiques de traction et de flexion dans des éléments structurels simples pour lesquels l’orientation préférentielle des fibres a été renseignée par tomographie. La seconde campagne expérimentale démontre les capacités du modèle dans une démarche d’optimisation, pour la fabrication de plaques nervurées relativement complexes et présentant un intérêt industriel potentiel pour lesquels différentes modalités de fabrication et des BFUP plus ou moins fibrés ont été envisagés. Le contrôle de la répartition et de l’orientation des fibres a été réalisé à partir d’essais mécaniques sur prélèvements. Les prévisions du modèle ont été confrontées au comportement structurel global et à la ductilité mis en évidence expérimentalement. Le modèle a ainsi pu être qualifié vis-à-vis des méthodes analytiques usuelles de l’ingénierie, en prenant en compte la variabilité statistique. Des pistes d’amélioration et de complément de développement ont été identifiées.

Effet du greffage de TiO2 à la surface de fibres de lin sur les propriétés mécaniques d'un composite PLA/fibre de lin longues unidirectionnelles

Les matériaux composites sont utilisés dans beaucoup de domaines pour leurs propriétés mécaniques spécifiques, leur mise en forme facile et leur bas coût. Cependant, lorsque les composites pétro-sourcées sont en fin de vie, le traitement des déchets a un fort impact environnemental. C’est pour cette raison que les industriels se tournent vers des matériaux bio-sourcés. Ils souhaitent ainsi abaisser le coût des matières premières mais aussi se donner une image plus « verte » grâce à l’utilisation de matériaux renouvelables et/ou compostables. Le projet présenté s’inscrit dans dans cette optique où il est question d’élaborer de nouveaux composites à renfort et matrices bio-sourcés et tout particulièrement des composites fibre de lin/acide polylactique (PLA). Ces derniers sont généralement appelés bio-composites. L’originalité de cette étude réside dans le traitement des fibres de lin afin de les compatibilité avec la matrice PLA. Le traitement consiste au greffage de dioxyde de titane sur la surface de fibres de lin fonctionnalisée par oxydation au TEMPO. Ces fibres longues sont ensuite utilisées comme renfort sous forme de tissu unidirectionnel dans la matrice PLA. Le comportement mécanique en traction, flexion et la résistance à l’impact de ces biocomposites sont étudiés afin d’analyser l’influence du traitement des fibres sur leur performances.

La modification chimique en surface de la cellulose microcristalline et son application dans les composites de polyéthylène

Dans le contexte de la production d’éthanol cellulosique, la cellulose doit être hydrolysée par voie chimique ou enzymatique. Dans ce procédé d’hydrolyse, la partie cristalline de la cellulose est plus difficilement fragmentable, ce qui entraîne des coûts supplémentaires dues au temps de traitement plus élevé ou à la quantité supplémentaire de produits chimiques nécessaires. Dans l’optique de réduire les coûts de l’hydrolyse tout en recherchant une voie pour valoriser la cellulose cristalline, l’idée de fabriquer des composites polymères/cellulose est attrayante. L’objectif du présent travail a donc été de valider si la cellulose microcristalline tirée d’un processus d’hydrolyse acide pourrait mener à de nouveaux matériaux composites à valeur ajoutée. Un obstacle anticipé dans le projet a été la faible adhésion de la cellulose, hydrophile et polaire, aux polymères généralement beaucoup moins polaires. Le développement de composites performants et l’atteinte de teneurs élevés en cellulose microcristalline a donc inclus, sur le plan chimique, l’objectif de comparer divers traitements de surface de la cellulose qui permettrait de pallier aux défis anticipés. La méthodologie utilisée dans ce projet a consisté à développer et optimiser un protocole de modification chimique sur de la cellulose microcristalline commerciale à l’échelle laboratoire. Les celluloses modifiées ont été soumises à une caractérisation par analyse de l’angle de contact pour caractériser l’hydrophobicité des fibres, par spectrométrie photoélectronique X pour l’analyse de la composition chimique des fibres, par granulométrie laser pour mesurer la longueur des différentes fibres et microscopie optique pour l’observation de la longueur des fibres. Toutes les techniques ont été utilisées afin de comparer les propriétés des celluloses modifiées à celles de la cellulose de référence. La cellulose de référence et les celluloses modifiées chimiquement ont ensuite été mélangées à des concentrations de 0 à 50% avec du polyéthylène de basse densité à l’état fondu en utilisant un mélangeur interne de type Brabender®. Les composites ont été caractérisés par microscopie électronique à balayage pour analyser la morphologie de mélange sur les surfaces de rupture et l’homogénéité du mélange, par des analyses rhéologiques afin d’obtenir la viscosité en fonction du cisaillement et par des essais de traction afin de déterminer leur Module de Young, leur résistance à la traction et leur élongation à la rupture. Ces caractéristiques permettent de prévoir la performance des composites dans des applications structurales.

Tração de caninos superiores inclusos

Hoje em dia o médico dentista depara-se frequentemente com situações de inclusão canina. Sendo o canino um dente fundamental para o desenvolvimento harmonioso da estética dentária, facial e da função mastigatória, torna-se importante estudar abordagens que solucionem esta condição. Várias abordagens multidisciplinares têm sido desenvolvidas com recurso à Ortodontia, Cirurgia, Periodontia e Dentisteria. O objetivo desta revisão bibliográfica é o estudo e comparação de duas técnicas cirúrgicas de exposição de caninos inclusos maxilares: técnica aberta e técnica fechada. A técnica aberta consiste na exposição do canino, isolamento da área cirúrgica recorrendo a um cimento periodontal e posterior instalação de um acessório com vista à tração ortodôntica. Na técnica fechada a exposição cirúrgica e a instalação do acessório de tração são executados na mesma consulta, procedendo-se de seguida ao fecho e sutura do retalho. A escolha da técnica tem por base critérios como a localização vestíbulo-palatina, a quantidade de gengiva aderida presente na área de inclusão, posição mésio-distal e vertical da coroa do canino. Existe controvérsia entre os autores no que toca à escolha da técnica cirúrgica a utilizar. Nesse sentido são expostas as vantagens, desvantagens, indicações e protocolos de cada técnica, de modo a obter um melhor entendimento do tema. Existem também diversas opções em relação à escolha do dispositivo de tração ortodôntica a utilizar. Na década de 60 começou por se utilizar a técnica do laço de fio de aço, no entanto a manifestação de problemas periodontais decorrentes da sua utilização, bem como a evolução dos sistemas adesivos levaram ao desenvolvimento de acessórios de colagem direta e o uso de correntes metálicas.

Développement à visée clinique d’une prothèse vasculaire décellularisée de faible diamètre produite par génie tissulaire

Il existe un besoin clinique pour les prothèses vasculaires de faible diamètre (< 6 mm), notamment pour effectuer des pontages vasculaires. Les prothèses synthétiques de faible diamètre, n’ayant pas d’endothélium, sont sujettes à la thrombose. Ainsi les chirurgiens préfèrent utiliser les vaisseaux autologues des patients. Pour cela, la veine saphène est de loin la plus utilisée. Cependant, de nombreux patients n’ont pas de vaisseaux adéquats, soit parce qu’ils ont déjà été utilisés, soit parce qu’ils sont malades. Pour pallier ce manque, le LOEX a développé un substitut vasculaire reconstruit en laboratoire par la méthode d’auto-assemblage du génie tissulaire. Ces substituts, faits à partir de cellules humaines, ont une longue période de production et ne peuvent être faits à l’avance ni préservés. L’objectif principal de cette thèse est le développement d’une prothèse vasculaire de faible diamètre facilitant le transfert du laboratoire vers la clinique. S’inspirant de travaux antérieurs, les travaux focalisent sur des prothèses obtenues à partir de fibroblastes dermiques humains puis décellularisés. Comme la réponse immunitaire se fait principalement contre les cellules et non pas contre la matrice extracellulaire, la décellularisation permet de gagner une compatibilité immunitaire inter-individu, voire inter-espèce. Ainsi, des prothèses ont été implantées dans six rats pendant six mois sans immunosuppression avec un taux de succès de 83%. Les explants présentaient une infiltration cellulaire suggérant la formation d’une nouvelle media recouverte d’un endothélium. Par ailleurs, nous avons démontré qu’il était également possible de produire des prothèses de grandeur et diamètre adéquats pour une utilisation clinique. Ces prothèses ont été préservées durant trois mois sans altérer leurs propriétés mécaniques. Nous avons également endothélialisé des vaisseaux qui ont ensuite été conditionnés en bioréacteur durant une semaine. Le processus entraînait une compaction de la matrice extracellulaire et un gain dans la résistance à la traction du matériau. En conclusion, les prothèses vasculaires décellularisées offrent deux avantages majeurs facilitant ainsi les essais précliniques et accélérant leur transfert du laboratoire vers les patients.

Desempenho de sulcadores no desenvolvimento e produtividade da soja em solo submetido a diferentes níveis de compactação

On the national scene, soybean crop occupies a prominent position in cultivated area and volume production, being cultivated largely in the no tillage system. This system, due to the intense traffic of machines and implements on its surface has caused soil compaction problems, which has caused the yield loss of crops. In order to minimize this effect the seeder-drill uses the systems to opening the furrow by shank or the double disc type. The use of the shank has become commonplace for allowing the disruption of the compacted surface layer, however requires greater energy demand and may cause excessive tillage in areas where there is not observed high levels of compaction. Thus, this study aimed to evaluate the effects of furrowers mechanisms and levels of soil compacting on traction requirement by a seeder-drill and on the growing and productivity of soybean in an Oxisol texture clay, in a two growing seasons. The experimental design consisted of randomized blocks with split plots with the main plots composed of four levels of soil compaction (N0 – no tillage without additional compaction, N1, N2 and N3 – no tillage subjected to compaction through two, four and six passes with tractor, respectively) corresponding to densities of soil 1.16, 1.20, 1.22 and 1.26 g cm-3, and subplots by two furrowers mechanisms (shank and double disc) with four replicates. To evaluate the average, maximum and specific traction force requested by the seeder-drill, was used a load cell, with capacity of 50 kN and sensitivity of 2 mV V-1, coupled between the tractor and seeder-drill, whose data are stored in a datalogger system model CR800 of Campbell Scientific. In addition, were evaluated the bulk density, soil mechanical resistance to penetration, sowing depth, depth and groove width, soil area mobilized, emergence speed index, emergence operation, final plant stand, stem diameter, plant height, average number of seeds per pod, weight of 1,000 seeds, number of pods per plant and crop productivity. Data were subjected to analysis of variance, the mean of furrowers were compared by Tukey test (p≤0.05), while for the factor soil compaction, polynomial regression analysis was adopted, selected models by the criterion of greater R2 and significance (p≤0.05) of equation parameters. Regardless of the crop season, penetration resistance increase as soil compaction levels up to around 0.20 m deep, and bulk density influenced the sowing quality parameters, however, did not affect the crop yield. In the first season, there was a higher productivity with the use of the shank type. In the second crop season, the shank demanded greater energetic requirement with the increase of bulk density and opposite situation with the double disc. The locking of sowing lines allow better performance of the shank to break the compacted layer.

Improving interfaces for nerve repair

Autologous nerve grafts are the current gold standard for the repair of peripheral nerve injuries. However, there is a need to develop an alternative to this technique, as donor-site morbidities such as neuroma formation and permanent loss of function are a few of the limitations concerned with this technique. Artificial nerve conduits have therefore emerged as an alternative for the repair of short peripheral nerve defects of less than 30 mm, however they do not surpass autologous nerve grafts clinically. To develop a nerve conduit that supports regeneration over long nerve gaps and in large diameter nerves, researchers have focused on functionalizing of the conduits by studying the components that enhance nerve regeneration such as micro/nano-topography, growth factor delivery systems, supportive cells and extracellular matrix (ECM) proteins as well as understanding the complex biological reactions that take place during peripheral nerve regeneration. This thesis presents strategies to improve peripheral nerve interfaces to better the regenerative potential by using dorsal root ganglions (DRGs) isolated from neonatal rats as an in vitro model of nerve regeneration. The work started off by investigating the usefulness of a frog foam protein Ranaspumin-2 (Rsn2) to coat biomaterials for compatibility, this lead to the discovery of temporary cell adhesion on polydimethylsiloxane (PDMS), which was investigated as a suitable tool to derive cell-sheets for nerve repair. The influence of Rsn2 anchored to specific adhesion peptide sequences, such as isoleucine-lysine-valine-alanine-valine (IKVAV), a sequence derived from laminin proven to promote cell adhesion and neurite outgrowth, was tested as a useful means to influence nerve regeneration. This approach improves the axonal outgrowth and maintains outgrowth long term. Based on the hypothesis that combinational modulation of substrate topography, stiffness and neurotrophic support, affects axonal outgrowth in whole DRGs, dissociated DRGs were used to assess if these factors similarly act at the single cell level. Rho associated protein kinase (ROCK) and myosin II inhibitors, which affect cytoskeletal contractility, were used to influence growth cone traction forces and have shown that these factors work in combination by interfering with growth cone dynamic creating a different response in axonal outgrowth at the single cell level.