Towards hierarchical management of autonomic components: a case study

We address the issue of autonomic management in hierarchical component-based distributed systems. The long term aim is to provide a modelling framework for autonomic management in which QoS goals can be defined, plans for system adaptation described and proofs of achievement of goals by (sequences of) adaptations furnished. Here we present an early step on this path. We restrict our focus to skeleton-based systems in order to exploit their well-defined structure. The autonomic cycle is described using the Orc system orchestration language while the plans are presented as structural modifications together with associated costs and benefits. A case study is presented to illustrate the interaction of managers to maintain QoS goals for throughput under varying conditions of resource availability.

Nitrile-Functionalized Pyridinium, Pyrrolidinium, and Piperidinium Ionic Liquids

Two series of 1-alkylpyridinium and N-alkyl-N-methylpiperidinium ionic liquids fiinctionalized with a nitrile group at the end of the alkyl chain have been synthesized. Structural modifications include a change of the alkyl spacer length between the nitrile group and the heterocycle of the cationic core, as well as adding methyl or ethyl substituents on different positions of the pyridinium ring. The anions are the bromide and the bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ion. All the bis(trifluoromethylsulfonyl)imide salts as well as the bromide salts with a long alkyl spacer were obtained as viscous liquids at room temperature, but some turned out to be supercooled liquids. In addition, pyrrolidinium and piperidinium ionic liquids with two nitrile functions attached to the heterocyclic core have been prepared. The crystal structures of seven pyridinium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide salts are reported. Quantum chemical calculations have been performed on model cations and ion pairs with the bis(trifluoromethylsulfonyl)imide anion. A continuum model has been used to take solvation effects into account. These calculations show that the natural partial charge on the nitrogen atom of the nitrile group becomes more negative when the length of the alkyl spacer between the nitrile functional group and the heterocyclic core of the cation is increased. Methyl or methoxy substituents on the pyridinium ring slightly increase the negative charge on the nitrile nitrogen atom due to their electron-donating abilities. The position of the substituent (ortho, meta, or para) has only a very minor effect on the charge of the nitrogen atom. The N-15 NMR spectra of the bis(trifluoromethylsulfonyl)imide ionic liquids were recorded with the nitrogen-15 nucleus at its natural abundance. The chemical shift of the N-15 nucleus of the nitrile nitrogen atom could be correlated with the calculated negative partial charge on the nitrogen atom.

Ornithokinin (avian bradykinin) from the skin of the Chinese bamboo odorous frog, Odorrana versabilis

One of the most widespread and abundant families of pharmacologically active peptides in amphibian defensive skin secretions is the bradykinins and related peptides. Despite retaining certain primary structural attributes that assign them to this peptide family, bradykinins and related peptides are unique among amphibian skin peptides in that they exhibit a wide range of primary structural variations, post-translational modifications and/or N-terminal or C-terminal extensions. Initially it was believed that their high degree of primary structural heterogeneity was reflective of random gene mutations within species, but latterly, there is an increasing body of evidence that the spectrum of structural modifications found within this peptide family is reflective of the vertebrate predator spectrum of individual species. Here we report the discovery of ornithokinin (avian bradykinin – Thr6, Leu8-bradykinin) in the skin secretion of the Chinese bamboo odorous frog, Odorrana versabilis. Molecular cloning of its biosynthetic precursor-encoding cDNA from a skin secretion-derived cDNA library revealed a deduced open-reading frame of 86 amino acid residues, encoding a single copy of ornithokinin towards its C-terminus. The domain architecture of this ornithokinin precursor protein was consistent with that of a typical amphibian skin peptide and quite different to that of the ornithokininogen from chicken plasma. Ornithokinin was reported to induce hypotension in the chicken and to contract the chicken oviduct but to have no obvious effect on the rat uterus. However, in this study, synthetic ornithokinin was found to contract the rat ileum (EC50 = 539 nM) and to increase contraction frequency in the rat uterus (EC50 = 1.87 μM).

Galactokinase promiscuity: a question of flexibility?

Galactokinase catalyses the first committed step of the Leloir pathway, i.e. the ATP-dependent phosphorylation of α-D-galactose at C1-OH. Reduced galactokinase activity results in the inherited metabolic disease type II galactosaemia. However, inhibition of galactokinase is considered a viable approach to treating more severe forms of galactosaemia (types I and III). Considerable progress has been made in the identification of high affinity, selective inhibitors. Although the structure of galactokinase from a variety of species is known, its catalytic mechanism remains uncertain. Although the bulk of evidence suggests that the reaction proceeds via an active site base mechanism, some experimental and theoretical studies contradict this. The enzyme has potential as a biocatalyst in the production of sugar 1-phosphates. This potential is limited by its high specificity. A variety of approaches have been taken to identify galactokinase variants which are more promiscuous. These have broadened galactokinase's specificity to include a wide range of D- and L-sugars. Initial studies suggest that some of these alterations result in increased flexibility at the active site. It is suggested that modulation of protein flexibility is at least as important as structural modifications in determining the success or failure of enzyme engineering.

Découverte et application de nouveaux motifs d'association propres à l'hexaphénylbenzène et à ses dérivés

Les propriétés des matériaux moléculaires proviennent à la fois de la structure des composantes individuelles et de la façon dont elles s’associent. Ce dernier aspect reste difficile à contrôler, malgré de grandes avancées en science des matériaux. Pour mieux comprendre la relation structure-propriétés, nous avons entrepris une étude systématique de l'hexaphénylbenzène et de ses dérivés, qui offrent une charpente symétrique et rigide. En premier lieu, nous avons attaché six groupements diaminotriazinyles sur l’hexaphénylbenzène afin de produire des réseaux tridimensionnels hautement poreux maintenus par des ponts hydrogène. En modifiant systématiquement le coeur moléculaire, nous avons excisé près du tiers de la molécule-mère, générant des réseaux supramoléculaires dont la porosité s’est élevée graduellement jusqu’à 75%, équivalant ainsi le record pour ce type de matériaux. Ensuite, nous avons étudié le comportement de l’hexakis(4-nitrophényl)benzène. Dans les structures cristallines obtenues, des interactions non-covalentes entre groupements nitro démontrent leur potentiel en chimie supramoléculaire. Le coeur moléculaire ne joue qu’un rôle secondaire dans l’empilement des molécules : seules quelques interactions C-H•••π impliquant le cycle aromatique central de l’hexaphénylbenzène sont évidentes. Cette dernière observation nous a poussés à étudier le comportement à l’état cristallin de l’hexaphénylbenzène et ses dérivés. En scrutant attentivement neuf structures cristallines de ces composés, nous avons décerné la présence récurrente d’interactions C-H•••π impliquant le cycle aromatique central. Cette association caractéristique a été exploitée pour créer des réseaux supramoléculaires maintenus par des interactions C-H•••π sélectives entre un groupement éthynyle et le cycle aromatique central de l’hexaphénylbenzène. Finalement, nous avons joint le côté sombre de l’ingénierie cristalline en utilisant nos connaissances dans le but d’empêcher la formation d’interactions directionnelles. En protégeant le cycle aromatique central de l’hexaphénylbenzène à l’aide de groupements alkyles, les interactions C-H•••π ont été pratiquement éliminées. Ces résultats offrent la possibilité de créer de nouveaux matériaux amorphes. Dans ces études, focalisées sur le système hexaphénylbenzène, nous avons mis en relief des phénomènes qui sont obscurcis dans d'autres familles de molécules. De plus, ce système a grandement facilité l’utilisation d’une approche méthodique pour explorer la relation structure-propriétés. Nos travaux nous ont amenés à des conclusions de valeur universelle en science des matériaux moléculaires.

Étude structurale de la fructoselysine 6-kinase d’Escherichia coli : reconnaissance de substrats et mécanisme enzymatique

Quelques enzymes sont connus pour déglyquer les kétoamines résultants de la réaction de Maillard entre des sucres et des amines primaires. Il a été démontré qu’Escherichia coli possède un opéron afin de métaboliser la fructoselysine. La fructoselysine 6-kinase, de la famille des PfkB, initie le processus de déglycation permettant l’utilisation ultérieure du glucose-6-P par la bactérie. La résolution de la structure de la FL6K par cristallographie et diffraction des rayons X a permis d’identifier son site actif en présence d’ATP, d’ADP et d’AMP-PNP. La modélisation de la fructoselysine au site actif de la kinase a permis d’identifier des résidus pouvant être importants pour sa liaison et son mécanisme enzymatique. De plus, les résultats de cinétique suggèrent que le mécanisme utilisé par la FL6K semble passer par un état ternaire de type SN2. Des modifications structurales à la FL6K pourraient permettre d’augmenter la taille des substrats afin de permettre ultimement la déglycation de protéines.

Analyse cinématique de la marche de travailleurs exposés à une surcharge mécanique sur l’articulation fémoro-tibiale (AF-T)

De nombreuses études concluent que la charge mécanique supportée par le genou, qu’elle soit reliée à l’obésité, aux sports intenses, à une altération biomécanique des structures de l’articulation ou à une exposition à des charges lourdes durant les activités occupationnelles, est considérée comme un facteur de risque important au développement de la gonarthrose. La gonarthrose reliée au travail a été le sujet de nombreuses études et plusieurs d’entre elles ont rapporté une prévalence accrue de la gonarthrose chez les travailleurs de certains domaines en particulier, comme la construction, la pose de plancher, la peinture, l’exploitation minière, l’agriculture et le travail en atelier et en milieu de la santé. Les personnes qui travaillent dans ces métiers sont exposées à des positions ou des activités nuisibles, comme travailler à genoux ou accroupi, monter des escaliers ou des échelles, transporter des changes lourdes et marcher de façon prolongée. Ces gestes surchargent l’articulation du genou, ce qui cause des modifications aux structures de l’articulation du genou ou aux adaptations neuromusculaires de patron de mouvement du genou. Ces modifications structurelles et adaptations neuromusculaires peuvent apporter des changements cinématiques à la marche qui peuvent initier la gonarthrose ou contribuer à sa progression. L’objectif principal de la présente étude était d’analyser l’effet d’une surcharge mécanique sur l’articulation fémoro-tibiale (AF-T) subie au travail lors d’une tâche de marche et comparer le patron cinématique de l’articulation fémoro-tibiale des travailleurs exposés à une surcharge mécanique à celui des travailleurs non exposés. Vingt-quatre travailleurs exposés à une surcharge mécanique et neuf travailleurs non exposés ont participé à l’étude. Les données cinématiques de la marche ont été enregistrées au niveau du genou dans des conditions cliniques en utilisant un système de suivi du mouvement électromagnétique. Les paramètres suivant ont été extraits et utilisés pour la comparaison des groupes : l’angle maximum lors du contact initial, l’angle ii maximum de flexion durant la réponse à la charge, l’angle minimum au moment de l’appui unipodal et l’étendue max-min du cycle. La comparaison des groupes pour les variables cliniques et cinématiques a été effectué par l’utilisation de tests-t bilatéraux (« Student-t tests ») et de tests ANCOVA utilisant le poids et la vitesse comme covariables. Les travailleurs exposés à une surcharge mécanique présentaient un plus grand angle de flexion de l’articulation fémoro-tibiale au contact initial, durant la réponse au chargement et à la phase unipodale et ils ont démontré une étendue d’angle moindre que les travailleurs non exposés. Nous croyons que les données cinématiques de la marche peuvent donner des idées sur les facteurs biomécaniques qui pourraient prédisposer les travailleurs au développement ou à la progression de la gonarthrose. Une meilleure compréhension de ces facteurs pourrait être un premier pas vers le développement d’une intervention plus efficace pour cette population.

Étude théorique des mécanismes de transfert d'énergie suivant le passage d'un ion rapide sans un matériau

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

“Design and Development of Coplanar Strip Fed Planar Antennas”

With the recent progress and rapid increase in the field of communication, the designs of antennas for small mobile terminals with enhanced radiation characteristics are acquiring great importance. Compactness, efficiency, high data rate capacity etc. are the major criteria for the new generation antennas. The challenging task of the microwave scientists and engineers is to design a compact printed radiating structure having broadband behavior along with good efficiency and enhanced gain. Printed antenna technology has received popularity among antenna scientists after the introduction of planar transmission lines in mid-seventies. When we view the antenna through a transmission line concept, the mechanism behind any electromagnetic radiator is quite simple and interesting. Any electromagnetic system with a discontinuity is radiating electromagnetic energy. The size, shape and orientation of the discontinuities control the radiation characteristics of the system such as radiation pattern, gain, polarization etc. It can be either resonant or non-resonant. This thesis deals with antennas that are developed from a class of transmission lines known as coplanar strip-CPS, a planar analogy of parallel pair transmission line. The specialty of CPS is its symmetric structure compared to other transmission lines, which makes the antenna structures developed from CPS quite simple for design and fabrication. The structural modifications on either metallic strip of CPS results in different antennas. The first part of the thesis discusses a single band and dual band design derived from open ended slot lines which are very much suitable for 2.4 and 5.2 GHz WLAN applications. The second section of the study is vectored into the development of enhanced gain dipoles. A single band dipole and a wide band enhanced gain dipole suitable for 5.2/5.8 GHZ band and imaging applications are developed and discussed. Last part of the thesis discusses the development of directional UWBs. Three different types of ultra-compact UWBs are developed and almost all the frequency domain and time domain analysis of the structures are discussed.

Estudio de la extracción química del fe en madera arqueológica subacuatica tratada previamente con peg 4000

Debido a la gran cantidad de muestras arqueológicas impregnadas con PEG que se encuentran contaminadas por compuestos insolubles de hierro, se plantea la posible extracción y formación de complejos Fe-L (L=PBTC) y sus efectos en (i) la estructura de la matriz orgánica, (ii) la estructura y propiedades físicas del PEG y (iii) el comportamiento de la muestra en la etapa posterior de almacenamiento. El proyecto analiza la formación de compuestos químicos y posibles modificaciones estructurales en el proceso de extracción del hierro. Consiste en un estudio sistemático de un sistema químico y su influencia en los procesos de precipitación de Fe3+ en medio acuoso. El proyecto se fundamenta en: (1) desarrollar un proceso experimental de optimización para la extracción de las sales contaminantes y (2) encontrar las técnicas analíticas óptimas que permitan apreciar modificaciones estructurales de los diferentes sistemas. Se determina la cantidad de hierro extraído mediante A.A. Las interacciones entre PBTC y PEG se analizan por IR. Las modificaciones de determinadas propiedades físicas se determinan por DSC y las estructurales mediante SEM. En las condiciones termodinámicas óptimas se obtiene una extracción superficial del hierro (30-35%). La disolución del PEG origina modificaciones de la masa y el volumen de la muestra

Caracterització i revaloració de la fracció plasmàtica de la sang de porc procedent d'escorxadors industrials

La tesi s'ha estructurat en tres apartats que, en conjunt, han de permetre determinar les possibilitats d'aprofitament dins la mateixa indústria alimentària de la fracció plasmàtica de la sang de porc generada per escorxadors que utilitzen sistemes oberts de recollida higiènica. 1. En la primera part s'analitza la composició de la sang higiènica que s'està recollint actualment i s'estudien les característiques tant físico-químiques com microbiològiques que determinen la seva qualitat. La caracterització s'ha realitzat amb sang recollida en diferents escorxadors industrials de les comarques de Girona i s'ha centrat principalment en l'estudi de la contaminació microbiològica i el nivell d'hemòlisi de la sang. S'ha fet un disseny experimental que ha permès alhora valorar l'efecte d'alguns factors sobre la qualitat de la sang: possibles diferències relacionades amb (1) la climatologia del període de l'any en el qual es fa la recollida, (2) particularitats dels escorxadors (grandària, sistemes de dessagnat, tipus, dosi i sistema de dosificació de l'anticoagulant, condicions de processament, maneig i emmagatzematge després de la recollida, etc.). Els resultats obtinguts ens permeten constatar que, en les condicions actuals, la sang que s'està recollint en els escorxadors estudiats no es pot considerar adequada per a una matèria primera de productes destinats a alimentació humana. La major part de la microbiota contaminant s'adquireix en el propi sagnador. S'ha constatat que el sistema de dessagnat en posició horitzontal podria ser una mesura útil per minimitzar la contaminació d'origen fecal o provinent de la pell de l'animal sacrificat i que la separació immediata de les fraccions en el propi escorxador també pot contribuir a reduir la contaminació. Així doncs, en el benentès que l'efectivitat pot obtenir-se del conjunt de mesures preses, més que de l'aplicació d'una sola d'elles, es suggereix la introducció d'una sèrie d'actuacions que potser permetrien reduir els nivells de contaminació que s'obtenen actualment. El tractament mecànic de la sang, el sistema d'addició d'anticoagulant, el volum i concentració de la solució anticoagulant afegida i el període d'emmagatzematge són els factors responsables de l'hemòlisi; mentre que nivells elevats de contaminació microbiològica i el tipus d'anticoagulant utilitzat deterrminen la velocitat d'increment de l'hemòlisi de sang refrigerada. S'ha constatat que quan la sang no pot ser processada immediatament i s'ha d'emmagatzemar en refrigeració és millor utilitzar citrat sòdic enlloc de polifosfat com a anticoagulant ja que l'increment d'hemòlisi es dóna més lentament. 2. El segon apartat s'ha centrat en la fracció plasmàtica de la sang. S'ha utilitzat la deshidratació per atomització com a tecnologia de conservació del plasma i s'ha fet una caracterització del producte en pols resultant des del punt de vista de composició i qualitat. A més de la contaminació microbiològica, que determina la qualitat higiènico-sanitària del producte, s'ha realitzat un estudi de les propietats funcionals que podrien fer del plasma un producte útil en la formulació d'aliments (capacitat escumant, emulsionant, gelificant). S'ha fet especial incidència en (1) determinar l'efecte del procés tecnològic de deshidratació sobre la funcionalitat del producte i (2) estudiar l'estabilitat del plasma deshidratat durant el període d'emmagatzematge. En les condicions de deshidratació per atomització aplicades no es provoca desnaturalització de la fracció proteica i s'obté un producte suficientment deshidratat, amb una aw<0,4 per permetre suposar una bona estabilitat. Algunes mostres de plasma deshidratat analitzades presenten nivells detectables de determinats residus (sulfonamides i corticosteroides). La qualitat microbiològica del producte en pols reflecteix l'elevada contaminació que contenia la matèria primera utilitzada, tot i que la deshidratació per atomització ha comportat la reducció en una unitat logarítmica de la càrrega contaminant. Els recomptes generals de microorganismes són encara preocupants i més tenint en compte que s'ha evidenciat la presència de toxines estafilocòciques en algunes mostres. L'avaluació de les propietats funcionals del producte deshidratat en relació a les que presentava el plasma líquid ens ha permès comprovar que: (1) El procés de deshidratació no ha afectat la solubilitat de les proteïnes. Això, junt amb el fet que no s'obtinguin diferències significatives en l'anàlisi calorimètrica de mostres líquides o deshidratades, permet concloure que el procés no provoca desnaturalització proteica. (2) No s'observen efectes negatius del procés tecnològic sobre la capacitat escumant ni en l'activitat emulsionant de les proteïnes plasmàtiques, dues propietats funcionals que possibiliten l'aplicació del plasma amb aquestes finalitats en l'elaboració d'alguns aliments. (3) La deshidratació tampoc perjudica de manera important les característiques dels gels que s'obtenen per escalfament, ja que els gels obtinguts a partir del plasma líquid i del plasma deshidratat presenten la mateixa capacitat de retenció d'aigua i no s'observen diferències en la microestructura de la xarxa proteica d'ambdós tipus de gel. Tanmateix, els que s'obtenen a partir del producte en pols mostren una menor resistència a la penetració. L'estudi d'estabilitat ens ha permès comprovar que la mostra de plasma deshidratat per atomització perd algunes de les seves propietats funcionals (facilitat de rehidratació, capacitat de retenció d'aigua i fermesa dels gels) si s'emmagatzema a temperatura ambient, mentre que aquestes característiques es mantenen un mínim de sis mesos quan el producte en pols es conserva a temperatura de refrigeració. 3. En l'última part, tenint en compte les conclusions derivades dels resultats dels apartats anteriors, s'han assajat tres possibles sistemes de reducció de la contaminació aplicables a la fracció plasmàtica com a pas previ a la deshidratació, per tal de millorar les característiques de qualitat microbiològica i les perspectives d'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. S'ha determinat l'eficàcia, i l'efecte sobre les propietats del plasma deshidratat, que poden tenir tractaments d'higienització basats en la centrifugació, la microfiltració tangencial i l'aplicació d'altes pressions. Els tractaments de bactofugació aplicats permeten reduir entre el 96 i el 98% la contaminació microbiana del plasma. Aquesta reducció s'aconsegueix tant amb un sistema discontinu com amb un sistema continu treballant a una velocitat de 12 L/h, fet que permetria adaptar el tractament de bactofugació a un procés de producció industrial. Un sistema combinat de bactofugació en continu i microfiltració tangencial permet incrementar l'eficàcia fins a un 99,9 % de reducció. Cal tenir present, però, que aquest tractament provoca també una disminució de l'extracte sec que afecta negativament les propietats funcionals del plasma líquid. Malgrat suposar una pèrdua pel que fa al rendiment, aquest efecte negatiu sobre la funcionalitat no suposaria cap inconvenient si s'utilitzés la deshidratació com a tecnologia de conservació del plasma, ja que es podria corregir l'extracte sec durant la reconstitució del producte. Caldria avaluar si la millora en la qualitat higiènico-sanitària del producte compensa o no les pèrdues que suposa aquest sistema d'higienització combinat. Amb relació als tractaments d'alta pressió, de totes les condicions de tractament assajades, les pressions de fins 450 MPa permeten obtenir plasma sense modificacions importants que impedeixin la seva deshidratació per atomització. Així doncs, les condicions de procés que s'han aplicat són pressuritzacions a 450 MPa de 15 minuts de durada. La temperatura de tractament que s'ha mostrat més eficaç en la reducció dels recomptes de microorganismes ha estat de 40ºC. Els tractaments a aquesta temperatura permeten assolir reduccions del 99,97% i disminuir en un 80% la capacitat de creixement dels microorganismes supervivents a la pressurització en relació a la que presentava la població contaminant del plasma abans del tractament. L'estudi de l'efecte d'aquest tractament (450 MPa, 15 min i 40ºC) sobre les propietats funcionals del plasma ha permès observar que la pressurització comporta una disminució en la solubilitat del producte però una millora en les propietats de superfície -estabilitat de l'escuma i activitat emulsionant- i un increment de la capacitat de retenció d'aigua i de la duresa dels gels obtinguts per escalfament. Calen més estudis per confirmar i caracteritzar aquesta millora en la funcionalitat, així com per establir si el tractament de pressurització afecta també l'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. De totes les tecnologies d'higienització assajades, l'alta pressió és la que permet obtenir millors resultats en el sentit de poder garantir un producte de bona qualitat microbiològica i segur, des del punt de vista sanitari i tecnològic, per a la seva utilització com a ingredient alimentari.

Persistence of anticancer activity in berry extracts after simulated gastrointestinal digestion and colonic fermentation.

Fruit and vegetable consumption is associated at the population level with a protective effect against colorectal cancer. Phenolic compounds, especially abundant in berries, are of interest due to their putative anticancer activity. After consumption, however, phenolic compounds are subject to digestive conditions within the gastrointestinal tract that alter their structures and potentially their function. However, the majority of phenolic compounds are not efficiently absorbed in the small intestine and a substantial portion pass into the colon. We characterized berry extracts (raspberries, strawberries, blackcurrants) produced by in vitro-simulated upper intestinal tract digestion and subsequent fecal fermentation. These extracts and selected individual colonic metabolites were then evaluated for their putative anticancer activities using in vitro models of colorectal cancer, representing the key stages of initiation, promotion and invasion. Over a physiologically-relevant dose range (0-50 µg/ml gallic acid equivalents), the digested and fermented extracts demonstrated significant anti-genotoxic, anti-mutagenic and anti-invasive activity on colonocytes. This work indicates that phenolic compounds from berries undergo considerable structural modifications during their passage through the gastrointestinal tract but their breakdown products and metabolites retain biological activity and can modulate cellular processes associated with colon cancer.

Effect of Lithium Nitrate on the Alkali-Silica Reaction Gel

Lithium nitrate has been used to prevent and to mediate the expansion caused by alkali-silica reaction (ASR). However, there is limited information on how it affects the existing reaction products caused by ASR. The aim of the present work is to determine the modifications caused by the LiNO3 treatment on the structure of the gel produced by ASR. ASR gel samples obtained from a concrete dam were exposed to an aqueous solution of lithium nitrate and sodium hydroxide with molar LiNO3/NaOH = 0.74, and the resulting products were analyzed by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, and solid-state nuclear magnetic resonance of Si-29, Na-23, and Li-7. The treatment of the gel samples produces significant structural modifications in ASR products. A new amorphous silicate compound incorporating Li+ ions is formed, with an average silicate network that can be described as linear in contrast with the layered structure of the original gel. This elimination of the layered structure after the Li-based treatments may be related to the reduction of the tendency of the gel to expand. Also, several crystalline compounds containing potassium indicate the release of this species from the original ASR gel.

1,4-Dioxane enhances properties and biocompatibility of polyanionic collagen for tissue engineering applications

Polyanionic collagen obtained from bovine pericardial tissue submitted to alkaline hydrolysis is an acellular matrix with strong potential in tissue engineering. However, increasing the carboxyl content reduces fibril formation and thermal stability compared to the native tissues. In the present work, we propose a chemical protocol based on the association of alkaline hydrolysis with 1,4-dioxane treatment to either attenuate or revert the drastic structural modifications promoted by alkaline treatments. For the characterization of the polyanionic membranes treated with 1,4-dioxane, we found that (1) scanning electron microscopy (SEM) shows a stronger reorientation and aggregation of collagen microfibrils; (2) histological evaluation reveals recovering of the alignment of collagen fibers and reassociation with elastic fibers; (3) differential scanning calorimetry (DSC) shows an increase in thermal stability; and (4) in biocompatibility assays there is a normal attachment, morphology and proliferation associated with high survival of the mouse fibroblast cell line NIH3T3 in reconstituted membranes, which behave as native membranes. Our conclusions reinforce the ability of 1,4-dioxane to enhance the properties of negatively charged polyanionic collagen associated with its potential use as biomaterials for grafting, cationic drug- or cell-delivery systems and for the coating of cardiovascular devices.

Surface-enhanced Raman scattering study of alizarin red S

This paper presents the application of surface-enhanced resonance Raman spectroscopy (SERRS) for the structural study of alizarin red S (ARS) and the nature of its interaction with silver nanoparticles. SERRS data for ARS over nanostructured silver electrodes suggest a surface-induced reaction of the adsorbed dye and the formation of an ion stabilized by the dye and alkali ions adsorbed at the metal surface. We found that precoating the SERS active substrate with 1-propanethiol inhibits the surface-induced modification of ARS. In addition to preventing structural modifications of ARS, the coating also concentrates the hydrophobic dye close enough to the SERS active interface enabling the observation of excellent Raman spectra of ARS in aqueous environment at ppm levels. The influence of resonance Raman effect and of the pH on the SERS spectra of ARS was also investigated. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.