605 resultados para Anaphoric Encapsulation


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Technological developments in biomedical microsystems are opening up new opportunities to improve healthcare procedures. Swallowable diagnostic sensing capsules are an example of these. In none of the diagnostic sensing capsules, is the sensor’s first level packaging achieved via Flip Chip Over Hole (FCOH) method using Anisotropic Conductive Adhesive (ACA). In a capsule application with direct access sensor (DAS), ACA not only provides the electrical interconnection but simultaneously seals the interconnect area and the underlying electronics. The development showed that the ACA FCOH was a viable option for the DAS interconnection. Adequate adhesive formed a strong joint that withstood a shear stress of 120N/mm2 and a compressive stress of 6N required to secure the final sensor assembly in place before encapsulation. Electrical characterization of the ACA joint in a fluid environment showed that the ACA was saturated with moisture and that the ions in the solution actively contributed to the leakage current, characterized by the varying rate of change of conductance. Long term hygrothermal aging of the ACA joint showed that a thermal strain of 0.004 and a hygroscopic strain of 0.0052 were present and resulted in a fatigue like process. In-vitro tests showed that high temperature and acidity had a deleterious effect of the ACA and its joint. It also showed that the ACA contact joints positioned at around or over 1mm would survive the gastrointestinal (GI) fluids and would be able to provide a reliable contact during the entire 72hr of the GI transit time. A final capsule demonstrator was achieved by successfully integrating the DAS, the battery and the final foldable circuitry into a glycerine capsule. Final capsule soak tests suggested that the silicone encapsulated system could survive the 72hr gut transition.

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The design and application of effective drug carriers is a fundamental concern in the delivery of therapeutics for the treatment of cancer and other vexing health problems. Traditionally utilized chemotherapeutics are limited in efficacy due to poor bioavailability as a result of their size and solubility as well as significant deleterious effects to healthy tissue through their inability to preferentially target pathological cells and tissues, especially in treatment of cancer. Thus, a major effort in the development of nanoscopic drug delivery vehicles for cancer treatment has focused on exploiting the inherent differences in tumor physiology and limiting the exposure of drugs to non-tumorous tissue, which is commonly achieved by encapsulation of chemotherapeutics within macromolecular or supramolecular carriers that incorporate targeting ligands and that enable controlled release. The overall aim of this work is to engineer a hybrid nanomaterial system comprised of protein and silica and to characterize its potential as an encapsulating drug carrier. The synthesis of silica, an attractive nanomaterial component because it is both biocompatible as well as structurally and chemically stable, within this system is catalyzed by self-assembled elastin-like polypeptide (ELP) micelles that incorporate of a class of biologically-inspired, silica-promoting peptides, silaffins. Furthermore, this methodology produces near-monodisperse, hybrid inorganic/micellar materials under mild reaction conditions such as temperature, pH and solvent. This work studies this material system along three avenues: 1) proof-of-concept silicification (i.e. the formation and deposition of silica upon organic materials) of ELP micellar templates, 2) encapsulation and pH-triggered release of small, hydrophobic chemotherapeutics, and 3) selective silicification of templates to potentiate retention of peptide targeting ability.

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New methods for creating theranostic systems with simultaneous encapsulation of therapeutic, diagnostic, and targeting agents are much sought after. This work reports for the first time the use of coaxial electrospinning to prepare such systems in the form of core–shell fibers. Eudragit S100 was used to form the shell of the fibers, while the core comprised poly(ethylene oxide) loaded with the magnetic resonance contrast agent Gd(DTPA) (Gd(III) diethylenetriaminepentaacetate hydrate) and indomethacin as a model therapeutic agent. The fibers had linear cylindrical morphologies with clear core–shell structures, as demonstrated by electron microscopy. X-ray diffraction and differential scanning calorimetry proved that both indomethacin and Gd(DTPA) were present in the fibers in the amorphous physical form. This is thought to be a result of intermolecular interactions between the different components, the presence of which was suggested by infrared spectroscopy. In vitro dissolution tests indicated that the fibers could provide targeted release of the active ingredients through a combined mechanism of erosion and diffusion. The proton relaxivities for Gd(DTPA) released from the fibers into tris buffer increased (r1 = 4.79–9.75 s–1 mM–1; r2 = 7.98–14.22 s–1 mM–1) compared with fresh Gd(DTPA) (r1 = 4.13 s–1 mM–1 and r2 = 4.40 s–1 mM–1), which proved that electrospinning has not diminished the contrast properties of the complex. The new systems reported herein thus offer a new platform for delivering therapeutic and imaging agents simultaneously to the colon.

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En el marco de la escala de accesibilidad (Givenness Hierarchy), este trabajo presenta el mecanismo en chino que lleva a cabo la misma función anafórica que desempeña el artículo definido en español y analiza desde una perspectiva contrastiva las aportaciones que contribuye la anáfora nominal a la construcción del discurso. Se llega a la conclusión de que a pesar de algunas diferencias en los comportamientos concretos, en ambas lenguas la anáfora favorece a la organización del discurso manteniendo la coherencia discursiva y diversificando las expresiones.

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Wireless sensor networks (WSNs) differ from conventional distributed systems in many aspects. The resource limitation of sensor nodes, the ad-hoc communication and topology of the network, coupled with an unpredictable deployment environment are difficult non-functional constraints that must be carefully taken into account when developing software systems for a WSN. Thus, more research needs to be done on designing, implementing and maintaining software for WSNs. This thesis aims to contribute to research being done in this area by presenting an approach to WSN application development that will improve the reusability, flexibility, and maintainability of the software. Firstly, we present a programming model and software architecture aimed at describing WSN applications, independently of the underlying operating system and hardware. The proposed architecture is described and realized using the Model-Driven Architecture (MDA) standard in order to achieve satisfactory levels of encapsulation and abstraction when programming sensor nodes. Besides, we study different non-functional constrains of WSN application and propose two approaches to optimize the application to satisfy these constrains. A real prototype framework was built to demonstrate the developed solutions in the thesis. The framework implemented the programming model and the multi-layered software architecture as components. A graphical interface, code generation components and supporting tools were also included to help developers design, implement, optimize, and test the WSN software. Finally, we evaluate and critically assess the proposed concepts. Two case studies are provided to support the evaluation. The first case study, a framework evaluation, is designed to assess the ease at which novice and intermediate users can develop correct and power efficient WSN applications, the portability level achieved by developing applications at a high-level of abstraction, and the estimated overhead due to usage of the framework in terms of the footprint and executable code size of the application. In the second case study, we discuss the design, implementation and optimization of a real-world application named TempSense, where a sensor network is used to monitor the temperature within an area.

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General-purpose parallel processing for solving day-to-day industrial problems has been slow to develop, partly because of the lack of suitable hardware from well-established, mainstream computer manufacturers and suitably parallelized application software. The parallelization of a CFD-(computational fluid dynamics) flow solution code is known as ESAUNA. This code is part of SAUNA, a large CFD suite aimed at computing the flow around very complex aircraft configurations including complete aircraft. A novel feature of the SAUNA suite is that it is designed to use either block-structured hexahedral grids, unstructured tetrahedral grids, or a hybrid combination of both grid types. ESAUNA is designed to solve the Euler equations or the Navier-Stokes equations, the latter in conjunction with various turbulence models. Two fundamental parallelization concepts are used—namely, grid partitioning and encapsulation of communications. Grid partitioning is applied to both block-structured grid modules and unstructured grid modules. ESAUNA can also be coupled with other simulation codes for multidisciplinary computations such as flow simulations around an aircraft coupled with flutter prediction for transient flight simulations.

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Poly(lactide-co-glycolide), or PLGA, microspheres offer a widely-studied biodegradable option for controlled release of therapeutics. An array of fabrication methodologies have been developed to produce these microspheres with the capacity to encapsulate therapeutics of various types; and produce microspheres of a wide range of sizes for different methods of delivery. The encapsulation, stability, and release profiles of therapeutic release based on physical and thermodynamic properties has also been studied and modeled to an extent. Much research has been devoted to tailoring formulations for improved therapeutic encapsulation and stability as well as selective release profiles. Despite the breadth of available research on PLGA microspheres, further analysis of fundamental principles regarding the microsphere degradation, formation, and therapeutic encapsulation is necessary. This work aims to examine additional fundamental principles related to PLGA microsphere formation and degradation from solvent-evaporation of preformed polymer. In particular, mapping the development of the acidic microenvironment inside the microsphere during degradation and erosion is discussed. Also, the effect of macromolecule size and conformation is examined with respect to microsphere diameter and PLGA molecular weight. Lastly, the effects of mechanical shearing and protein exposure to aqueous media during microsphere formation are examined. In an effort to better understand the acidic microenvironment development across the microsphere diameter, pH sensitive dye conjugated to protein that undergoes conformational change at different acidic pH values was encapsulated in PLGA microspheres of diameters ranging from 40 µm to 80 µm, and used in conjunction with fluorescence resonance energy transfer to measure the radial pH change in the microspheres. Qualitative analysis of confocal micrographs was used to correlate fluorescence intensity with pH value, and obtain the radial pH across the center of the microsphere. Therapeutic encapsulation and release from polymeric microspheres is governed by an interconnected variety of factors, including the therapeutic itself. The globular protein bovine serum albumin, and the elongated and significantly smaller enzyme, lysozyme, were encapsulated in PLGA microspheres ranging from 40 µm to 80 µm in diameter. The initial surface morphology upon microsphere formation, release profiles, and microsphere erosion characteristics were explored in an effort to better understand the effect of protein size, conformation, and known PLGA interaction on the formation and degradation of PLGA microspheres and macromolecule release, with respect to PLGA molecular weight and microsphere diameter. In addition to PLGA behavior and macromolecule behavior, the effect of mechanical stresses during fabrication was examined. Two similar solvent extraction techniques were compared for the fabrication of albumin loaded microspheres. In particular, the homogeneity of the microspheres as well as capacity to retain encapsulated albumin were compared. This preliminary study paves the way for a more rigorous treatment of the effect of mechanical forces present in popular microsphere fabrication. Several factors affecting protein release from PLGA microspheres are examined herein. The technique explored for spatial resolution of the pH inside the microsphere proved mildly effective in producing a reliable method of mapping microsphere pH changes. However, notable trends with respect to microsphere size, PLGA molecular weight, and microsphere porosity were observed. Proposed methods of improving spatial resolution of the acidic microenvironment are also provided. With respect to microsphere formation, studies showed that albumin and lysozyme had little effect on the internal homogeneity of the microsphere. Rather, ionic interactions with PLGA played a more significant role in the encapsulation and release of each macromolecule. Studies also showed that higher instances of mechanical stress led to less homogeneous microspheres with lower protein encapsulation. This suggests that perhaps instead of or in addition to modifying the microsphere formation formulation, the fabrication technique itself should be more closely considered in achieving homogeneous microspheres with desired loading.

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Este trabalho teve como objectivo inicial o estudo de processos oxidativos avançados de forma a remediar e tratar águas contaminadas por pesticidas. No entanto, ao longo do trabalho experimental, constatou-se que os produtos resultantes da degradação de pesticidas são muitas vezes mais tóxicos do que os compostos que lhes deram origem e que, por isso, degradar um composto nem sempre é o melhor para o ambiente. Assim, neste trabalho, procurou-se estudar o processo de degradação com o objectivo de minimizar o impacto ambiental dos pesticidas na água e no ambiente em geral. A parte experimental deste trabalho foi dividida em duas etapas, sendo que, em ambas, a voltametria de onda quadrada e a espectrofotometria de UV/Vis foram os métodos de análise utilizados, para acompanhar o processo de fotodegradação. Na primeira etapa estudou-se a relação entre a estrutura química dos pesticidas MCPA, MCPP, 2.4-D e Dicloroprop e a sua fotodegradação. Soluções aquosas dos pesticidas enunciados foram submetidas a irradiação UV/vis, com incrementos variáveis de tempo de irradiação. Os resultados obtidos, nesta etapa, permitiram constatar diferenças na percentagem de degradação dos diferentes pesticidas. Dos pesticidas estudados verificou-se uma maior fotodegradação para o MCPA e MCPP seguido do Dicloroprop e finalmente o 2.4-D que se degradou menos. Os dados obtidos sugerem que a fotodegradação destes pesticidas está intimamente ligada com a estrutura das moléculas. A presença de um maior número de grupos cloro ligados ao anel aromático nos pesticidas 2,4-D e Dicloroprop faz com que estes sejam mais estáveis e por isso se degradam menos que o MCPA e o MCPP. Por outro lado, o facto de o 2,4-D apresentar um potencial de oxidação mais elevado do que o Dicloroprop, faz com que este seja mais difícil de degradar, o que justifica a diferença entre os dois. Desta forma, foi possível concluir que a estrutura dos pesticidas condiciona o processo de degradação, como esperado. Na segunda etapa, estudou-se a estabilização dos pesticidas MCPA e MCPP após encapsulação, com 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (HP-β-CD), em água desionizada e em água do rio. Para tal, submeteram-se as soluções aquosas dos pesticidas com e sem ciclodextrina, a irradiação UV/vis, também com incrementos variáveis de tempo. No caso do MCPA verificou-se que, tanto para água desionizada como para água do rio, que este herbicida encapsulado se degrada bastante menos do que o MCPA livre. O encapsulamento permitiu reduzir quase para metade a taxa de fotodegradação. Assim, confirmou-se que a HP-β-CD permite estabilizar este pesticida, tornando-o mais resistente à fotodegradação. Desta forma, originam-se menos produtos de degradação, os quais podem ser mais tóxicos, e reduz-se de o impacto ambiental deste herbicida. Verificou-se também que o MCPA livre se degrada mais em água do rio do que em água desionizada, provavelmente devido à matéria orgânica presente nesta água, que promove o processo de degradação. No que respeita ao MCPP também se constatou que este herbicida se degrada menos encapsulado do que livre, em água desionizada e em água do rio. Neste caso, conseguiu-se reduzir pouco a taxa de fotodegradação, mas, ainda assim se verifica uma estabilização deste pesticida através do encapsulamento. No entanto, tornou-se mais evidente a estabilização do MCPP após encapsulação em água do rio, já que apresenta uma taxa de fotodegradação menor. Este facto demonstra que a HP-β-CD permite estabilizar também este pesticida, tornando-o mais resistente à fotodegradação, e reduzindo seu impacto ambiental.

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Nos dias de hoje a contaminação dos solos e águas subterrâneas com pesticidas através da agricultura tornou-se um problema. Problema este, considerado ainda maior nas áreas onde o abastecimento de água potável é quase totalmente à base de água subterrânea, causando deste modo risco para a saúde humana devido à exposição directa de possíveis resíduos de pesticidas na água potável. É certo que a persistência dos pesticidas no solo é importante para obter um bom controlo sob as ervas daninhas durante a sua época de crescimento, contudo o uso desses pesticidas contamina não só o solo como as águas superficiais. As questões acerca do uso de pesticidas na actualidade continuarão a persistir, uma vez que existem muitos factores e características inerentes a este processo que necessitam de ser abordadas e mais importante que isso estudadas, como por exemplo a sua degradação e toxicidade. Neste trabalho efectuou-se o encapsulamento de pesticidas em moléculas de β – ciclodextrina (β-CD). O que se pretende com este encapsulamento, é aumentar a hidrofilicidade do pesticida de forma a garantir que este persista o tempo suficiente permitindo um bom controlo das ervas daninhas, tendo sempre em conta as preocupações inerentes ao uso dos pesticidas, como por exemplo a dificuldade de biodegradação. O estudo centrou-se em torno de dois dos pesticidas mais utilizados em Portugal: MCPA e Bentazona. Estes herbicidas foram encapsulados individualmente na β-CD formando assim complexos, mais solúveis e eventualmente mais estáveis quimicamente garantindo uma redução dos efeitos dos pesticidas no meio ambiente. Este estudo foi dividido essencialmente em duas partes: a síntese e caracterização dos complexos pesticida-β-CD e posteriormente a avaliação da estabilidade química em solução aquosa e da solubilidade dos complexos formados. A utilização de diversas técnicas analíticas nomeadamente DSC, FTIR, Espectrofotometria de UV, HPLC e Electroquímica permitiram concluir que o pesticida MCPA encapsula pela acção da β-CD aquando do complexo formado em solução etanólica e numa proporção estequiométrica MCPA:β-CD de 1:2 respectivamente. Obteve-se para as várias soluções estudadas, todas elas com concentrações diferentes de β-CD, uma constante de estabilidade de 102,4. No caso da Bentazona, os resultados preliminares obtidos indiciam claramente a formação de um complexo com a β-CD para o complexo formado em solução etanólica.

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Steel slag is a byproduct of iron and steel production by the metallurgical industries. Annually, 21 million tons of steel slag is produced in the United States. Most of the slag is landfilled, which represents a significant economic loss and a waste of valuable land space. Steel slag has great potential for the construction of highway embankments; however, its use has been limited due to its high swelling potential and alkalinity. The swelling potential of steel slags may lead to deterioration of the structural stability of highways, and high alkalinity poses an environmental challenge as it affects the leaching behavior of trace metals. This study seeks a methodology that promotes the use of steel slag in highway embankments by minimizing these two main disadvantages. Accelerated swelling tests were conducted to evaluate the swelling behavior of pure steel slag and water treatment residual (WTR) treated steel slag, where WTR is an alum-rich by-product of drinking water treatment plants. Sequential batch tests and column leach tests, as well as two different numerical analyses, UMDSurf and WiscLEACH, were carried out to check the environmental suitability of the methods. Tests were conducted to study the effect of a common borrow fill material that encapsulated the slag in the embankment and the effects of two subgrade soils on the chemical properties of slag leachate. The results indicated that an increase in WTR content in the steel slag-WTR mixtures yields a decrease in pH and most of the leached metal concentrations, except aluminum. The change in the levels of pH, after passing through encapsulation and subgrade, depends on the natural pHs of materials.

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O interesse na produção de astaxantina de fontes naturais vem aumentando significativamente, devido principalmente à sua capacidade como potente agente antioxidante. Na obtenção da astaxantina por via biotecnológica, a microalga Haematococcus pluvialis é um dos micro-organismos industrialmente mais interessantes. Entretanto, como a maioria dos carotenoides, a astaxantina é uma molécula altamente insaturada que pode ser facilmente degradada por processos térmicos. Em função desta instabilidade, uma possibilidade que se abre, a fim de proteger sua atividade biológica de fatores ambientais e reforçar a sua estabilidade física, é o encapsulamento. Neste sentido, este trabalho vem contribuir em inovações relacionadas ao desenvolvimento de tecnologia para ruptura celular, extração e nanoencapsulamento de astaxantina produzida por via biotecnológica, mais especificamente de astaxantina obtida através do cultivo de H. pluvialis. Neste estudo, os cultivos foram realizados em meio BBM e acetato de sódio e conduzidos a temperatura constante de 25±1 ºC em fotobiorreatores de 1 L com aeração por borbulhamento de ar de 300 mL.min-1 , agitação manual diária e sob iluminância constante de 444 µmol fótons.m-2 s -1 durante 15 dias, sendo inoculados com suspensão de microalgas previamente preparada, na proporção de 10%, e pH ajustado em 7,0. A biomassa foi recuperada dos cultivos por centrifugação e seca a 35 °C por 48 h. Em seguida, foram empregadas diferentes técnicas de ruptura celular (química, mecânica e enzimática). Após a ruptura, foi realizada a extração dos carotenoides e a quantificação dos carotenoides totais (µg.g-1 ) e da extratibilidade (%). Entre os solventes testados no método de ruptura química, o diclorometano foi o selecionado para a extração dos pigmentos carotenoides. Dentre as técnicas mecânicas de ruptura celular, a maceração da biomassa congelada com terra diatomácea resultou na maior extratibilidade e carotenoides totais (66,01% e 972,35 μg.g-1 ). A melhor condição de lise da parede celular de H. pluvialis, utilizando o preparado enzimático Glucanex® , ocorreu em pH do meio reacional de 4,5 a 55 ºC, com atividade inicial de β-1,3-glucanase de 0,6 U.mL-1 e um tempo de reação de 30 min, alcançando-se 17,73% de atividade lítica relativa. Nestas condições, com a reação enzimática assistida por ultrassom sem congelamento prévio da biomassa, atingiu-se 83,90% e 1235,89 µg.g -1 , respectivamente, para extratibilidade e carotenoides totais. Dentre as técnicas combinadas testadas, a maceração com terra diatomácea associada à lise enzimática apresentou valores de extratibilidade e carotenoides totais de, respectivamente, 93,83% e 1382,12 µg.g-1 . No encapsulamento do extrato contendo astaxantina obtido por lise enzimática associada por ultrassom, envolvendo a coprecipitação com PHBV (poli(3-hidroxibutirato-cohidroxivalerato)) em fluidos supercríticos, o aumento da pressão tendeu a reduzir o diâmetro da partícula formada, enquanto que o aumento da relação biomassa contendo astaxantina:diclorometano usada na etapa de extração incrementou o percentual de encapsulamento e a eficiência de encapsulamento para ambas pressões testadas (80 e 100 bar). Os maiores valores de percentual de encapsulamento (17,06%) e eficiência de encapsulamento (51,21%) foram obtidos nas condições de 80 bar e relação biomassa:diclorometano de 10 mg.mL -1 . Nestas condições, o diâmetro médio de partícula foi de 0,228 µm. Com base nos resultados obtidos, técnicas para a obtenção de astaxantina de H. pluvialis e seu encapsulamento foram desenvolvidas com sucesso, podendo ser extendidas a outros produtos intracelulares de microalgas.