Análise de processos biofarmacêuticos em comprimidos magnéticos empregando a Biosuceptometria AC

Ao administrar um fármaco, devem ser considerados fatores como a forma farmacêutica apropriada, a via de administração com maior eficiência e o que será mais bem aceita pelo paciente. Formas farmacêuticas sólidas (FFS), tais como comprimidos, representam a principal escolha, pois são fáceis de preparar, armazenar, transportar e são bem aceitas pelos pacientes. Porém, a absorção dos fármacos administrados em comprimidos depende do processo de desintegração, ou seja, um processo tempo-dependente que ocorre sob a ação de um desintegrante que promove a fragmentação da forma farmacêutica em partículas passíveis de serem dissolvidas e absorvidas. Para uma liberação efetiva do ativo, uns dos critérios relacionados à formulação como a escolha dos excipientes e o tipo de revestimento devem ser considerados. O revestimento com polímeros é utilizado para melhorar a estabilidade do fármaco, mascarar sabor ou para promover a liberação em locais específicos de acordo com a variação do pH. A técnica considerada como “padrão ouro” para monitorar FFS no trato gastrintestinal do homem é a cintilografia, entretanto, métodos alternativos com base na detecção de campo magnético merecem destaque. A técnica de Biosusceptometria de Corrente Alternada (BAC) tem evoluído, apresentando como vantagem ser um método não-invasivo e livre de radiação ionizante. A BAC utiliza bobinas de indução para registrar a variação temporal do fluxo magnético a partir da resposta de um material magnético ingerido, aplicando-se um campo magnético alternado no meio biológico. O objetivo deste estudo é empregar a BAC para avaliar in vitro a influência de três diferentes polímeros de revestimento em diversos parâmetros farmacotécnicos e no processo de desintegração de comprimidos

Análise da estabilidade do movimento rotacional de satélites artificiais com quatérnions e sob a influência de torques externos

The aim of this work is to analyze the stability of the rotational motion’s artificial satellite using the Routh Hurwitz Algorithm (CRH) and the quaternions to describe the satellite’s attitude. This algorithm allows the investigation of the stability of the motion using the coefficients of the characteristic equation associated with the equation of the rotational motion in the linear form. The equations of the rotational motion are given by the four cinematic equations for the quaternion and the three equations of Euler for the spin velocity’s components. In the Euler equations are included the components of the gravity gradient torque (TGG) and the solar radiation torque (TRS). The TGG is generated by the difference of the Earth gravity force direction and intensity actuating on each satellite mass element and it depends on the mass distribution and the form of the satellite. The TRS is created by changing of the linear momentum, which happens due to the interactions of solar photons with the satellite surface. The equilibrium points are gotten by the equation of rotational motion and the CRH is applied in the linear form of these equations. Simulations are developed for small and medium satellites, but the gotten equilibrium points are not stable by CRH. However, when some of the eigenvalues of the characteristic equation are analyzed, it is found some equilibrium points which can be pointed out as stables for an interval of the time, due to small magnitude of the real part of these eigenvalue

Morphological and molecular studies of Sphaerospermopsis torques-reginae (Cyanobacteria, Nostocales) from South American water blooms

Sphaerospermopsis torques-reginae (Komarek) Werner, Laughinghouse IV, Fiore & Sant'Anna comb. nov. was originally described as Anabaena torques-reginae Komarek from planktonic populations of Cuban eutrophic environments, characterized by twisted trichomes with spherical akinetes adjacent to the heterocytes. Recently, using molecular analyses, all planktonic Anabaena Bory ex Bornet & Flahault morphospecies were transferred into the genus Dolichospermum (Ralfs ex Bornet & Flahault) Wacklin el al., including Dolichospermum torques-reginae (Komarek) Wacklin et al. However, by a polyphasic characterization of strains of Anabaena reniformis Lemmermann and Aphanizomenon aphanizomenoides (Forti) Horecka & Komarek (=Anabaena aphanizomenoides Forti), these planktonic species were reclassified into Sphaerospermopsis Zapomelova et al. Our study's main objective was to characterize morphologically and molecularly cyanobacterial populations identified as Dolichospermum torques-reginae, observed in different aquatic ecosystems in South America. The 16S rRNA gene of two Dolichospermum torques-reginae strains (ITEP-024 and ITEP-026) was sequenced and phylogenetically analyzed for the first time. The morphological and phylogenetic analyses demonstrated the affiliation of the studied populations with the genus Sphaerospermopsis and, consequently, were denominated as Sphaerospermopsis torques-reginae. Furthermore, geographic distribution, ecology, and toxicity of the species are discussed. It was observed in different aquatic environments, natural and artificial, tropical and subtropical in Brazil, temperate in Argentina, and tropical in Colombia, suggesting a wide distribution in South America. It normally occurred in dense freshwater blooms, although it was also found in water with low salinity. Sphaerospermopsis torques-reginae toxic blooms have been reported in tropical water bodies in northeastern Brazil.

Modelo de ISING en 3-d. aplicación a sensores magnéticos

El modelo de Ising es un problema de física estadística que tiene solución exacta en dos dimensiones, para el caso de tres dimensiones es preciso utilizar procedimientos de simulación. En este trabajo se ha utilizado un método de Monte Carlo para estudiar el comportamiento del sistema en distintas situaciones, siendo de especial interés el estudio del paso por la transición de fase a la temperatura crítica (Temperatura de Curie, Tc). Se ha estudiado la cinética de los dominios magnéticos, considerando la estructura de los dominios desde el punto de vista de la energía, y en consecuencia, hemos tenido en cuenta la energía de canje que tiende a mantener alineados los espines de los electrones en los materiales ferromagnéticos. Este término contribuye a hacer mayor el espesor de la pared, por la tendencia a que los espines de los átomos vecinos se mantengan alineados. Se ha considerado el ferromagnetismo desde el punto de vista cuántico y basado en las propiedades de simetría de las funciones de onda de los electrones, que se manifiestan en variaciones de la energía electrostática de un sistema en función de la orientación de sus espines. Se han estudiado los efectos de histéresis que resultan al aplicar un campo magnético externo a la red y la orientación de los espines de la misma a lo largo de su evolución. Para la determinación de las propiedades de los materiales ferromagnéticos se utiliza el ciclo de histéresis aunque algunas de las propiedades magnéticas, como la dirección de anisotropía, no pueden ser deducidas directamente de esta manera. Se utilizan distintos métodos para la determinación de la anisotropía de las muestras. El acoplamiento entre la magnetización en zonas próximas a la superficie y la magnetización en zonas internas de la muestra puede ser utilizado para obtener un ciclo de histéresis, que permita obtener sensores magnéticos adaptados a las medidas que se quieran realizar. Mediante el control del campo coercitivo y la susceptibilidad se abre una línea de investigación para el desarrollo de sensores magnéticos

Caracterización y optimización de materiales magnéticos para la edificación

En este trabajo se presentan las líneas de investigación, y resultados, de Materiales Amorfos, Tratamiento y Caracterización de materiales y Simulación de Procesos del Grupo de Sensores y Actuadores. Estas líneas de investigación están orientadas al desarrollo y aplicación de tecnologías, dentro del ámbito de la edificación, enfocadas a la mejora de la eficiencia energética. Se llevan a cabo, principalmente, en la Escuela Universitaria de Arquitectura técnica, y para ello se dispone de los medios asociados al Grupo de Sensores y Actuadores y situados en el laboratorio de Automatismos de la Escuela Universitaria de Arquitectura técnica.

Estudio de la dinámica no lineal de vórtices magnéticos en nanodots

En el presente trabajo se ha realizado un estudio sobre el comportamiento dinámico de vórtices magnéticos en su aplicación en osciladores de espín-torque. A partir de los modelos matemáticos elaborados en [4] sobre estos osciladores de espín-torque, se han simulado y estudiado usando MATLAB, entre otras herramientas, para tratar de verificar su concordancia con el comportamiento físico observado en el laboratorio. Es importante señalar que el estudio tiene en cuenta la dinámica no lineal, esencial para describir correctamente un sistema oscilante en la práctica. El análisis matemático del sistema que describe la órbita del núcleo de un vórtice magnético sometido a la acción de un campo magnético externo oscilatorio, muestra la posibilidad de la existencia de hasta tres soluciones especiales, según la geometría del dot y el valor del campo magnético de excitación, tanto de su frecuencia como de su amplitud. Estas soluciones corresponden a estados estacionarios del vórtice caracterizados como una órbita circular, aunque en el caso de existir tres equilibrios uno de ellos es inestable. El modelo matemático ha sido estudiado y analizado para reproducir los resultados obtenidos en [4] y adicionalmente se ha implementado el caso de la energía potencial del vórtice con el término no lineal distinto de [4] (con una constante β negativa). Los resultados obtenidos bajo esta suposición muestran una cierta disparidad respecto al caso de β positiva y reflejan la existencia de comportamientos muy diferentes. En la dinámica del vórtice bajo la suposición de β negativa también surgen bifurcaciones de pliegue (fold-over) en la trayectoria del núcleo del vórtice: siempre se obtienen tres equilibrios a bajas frecuencias y aparecen a veces dos intervalos con tres equilibrios en lugar de uno solo, a diferencia del caso de β positiva. El comportamiento del núcleo del vórtice sigue un proceso de histéresis en ambos casos, cuando se dan ciertas condiciones. ABSTRACT. This work is a study about the dynamic behaviour of magnetic vortex in its application in spin-torque oscillators. Starting from mathematical models developed in [4] on this subject, a further analysis has been performed using MATLAB to simulate the behaviour of vortex-based spin-torque oscillators as different relevant parameters vary. The main aim of the study is to check if the obtained results can explain the observed physical behaviour, and an important observation is that fully nonlinear effects are taken into consideration. The mathematical analysis of the system that describes the orbit of the vortex core under the influence of an external oscillatory magnetic field shows that there are up to three possible special solutions depending on the dot geometry and the magnetic driving field value, both on its amplitude as well as its frequency. These solutions correspond to a stable circular orbit of the vortex core, but when the system has three solutions one of them is unstable. This mathematical model has been analyzed and studied to reproduce the results obtained in [4] and, additionally, the effect of a negative value of the nonlinear part of the vortex potential (constant β). Results derived from this assumption exhibit certain differences with respect to the case of a positive constant (β) and reflect the existence of very different patterns. Vortex dynamics under the supposition of a negative β also yield fold-over bifurcations in the trajectory of the vortex core: there are always three solutions at low frequencies and there may be two different intervals with three solutions as opposed to the case of positive β. The vortex core follows a hysteresis process in both cases, when certain conditions are met.

Detectores monolíticos y sensores compatibles con altos campos magnéticos para tomografía por emisión de positrones

Esta tesis recoje un trabajo experimental centrado en profundizar sobre el conocimiento de los bloques detectores monolíticos como alternativa a los detectores segmentados para tomografía por emisión de positrones (Positron Emission Tomography, PET). El trabajo llevado a cabo incluye el desarrollo, la caracterización, la puesta a punto y la evaluación de prototipos demostradores PET utilizando bloques monolíticos de ortosilicato de lutecio ytrio dopado con cerio (Cerium-Doped Lutetium Yttrium Orthosilicate, LYSO:Ce) usando sensores compatibles con altos campos magnéticos, tanto fotodiodos de avalancha (Avalanche Photodiodes, APDs) como fotomultiplicadores de silicio (Silicon Photomultipliers, SiPMs). Los prototipos implementados con APDs se construyeron para estudiar la viabilidad de un prototipo PET de alta sensibilidad previamente simulado, denominado BrainPET. En esta memoria se describe y caracteriza la electrónica frontal integrada utilizada en estos prototipos junto con la electrónica de lectura desarrollada específicamente para los mismos. Se muestran los montajes experimentales para la obtención de las imágenes tomográficas PET y para el entrenamiento de los algoritmos de red neuronal utilizados para la estimación de las posiciones de incidencia de los fotones γ sobre la superficie de los bloques monolíticos. Con el prototipo BrainPET se obtuvieron resultados satisfactorios de resolución energética (13 % FWHM), precisión espacial de los bloques monolíticos (~ 2 mm FWHM) y resolución espacial de la imagen PET de 1,5 - 1,7 mm FWHM. Además se demostró una capacidad resolutiva en la imagen PET de ~ 2 mm al adquirir simultáneamente imágenes de fuentes radiactivas separadas a distancias conocidas. Sin embargo, con este prototipo se detectaron también dos limitaciones importantes. En primer lugar, se constató una falta de flexibilidad a la hora de trabajar con un circuito integrado de aplicación específica (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) cuyo diseño electrónico no era propio sino comercial, unido al elevado coste que requieren las modificaciones del diseño de un ASIC con tales características. Por otra parte, la caracterización final de la electrónica integrada del BrainPET mostró una resolución temporal con amplio margen de mejora (~ 13 ns FWHM). Tomando en cuenta estas limitaciones obtenidas con los prototipos BrainPET, junto con la evolución tecnológica hacia matrices de SiPM, el conocimiento adquirido con los bloques monolíticos se trasladó a la nueva tecnología de sensores disponible, los SiPMs. A su vez se inició una nueva estrategia para la electrónica frontal, con el ASIC FlexToT, un ASIC de diseño propio basado en un esquema de medida del tiempo sobre umbral (Time over Threshold, ToT), en donde la duración del pulso de salida es proporcional a la energía depositada. Una de las características más interesantes de este esquema es la posibilidad de manejar directamente señales de pulsos digitales, en lugar de procesar la amplitud de las señales analógicas. Con esta arquitectura electrónica se sustituyen los conversores analógicos digitales (Analog to Digital Converter, ADCs) por conversores de tiempo digitales (Time to Digital Converter, TDCs), pudiendo implementar éstos de forma sencilla en matrices de puertas programmable ‘in situ’ (Field Programmable Gate Array, FPGA), reduciendo con ello el consumo y la complejidad del diseño. Se construyó un nuevo prototipo demostrador FlexToT para validar dicho ASIC para bloques monolíticos o segmentados. Se ha llevado a cabo el diseño y caracterización de la electrónica frontal necesaria para la lectura del ASIC FlexToT, evaluando su linealidad y rango dinámico, el comportamiento frente a ruido así como la no linealidad diferencial obtenida con los TDCs implementados en la FPGA. Además, la electrónica presentada en este trabajo es capaz de trabajar con altas tasas de actividad y de discriminar diferentes centelleadores para aplicaciones phoswich. El ASIC FlexToT proporciona una excelente resolución temporal en coincidencia para los eventos correspondientes con el fotopico de 511 keV (128 ps FWHM), solventando las limitaciones de resolución temporal del prototipo BrainPET. Por otra parte, la resolución energética con bloques monolíticos leidos por ASICs FlexToT proporciona una resolución energética de 15,4 % FWHM a 511 keV. Finalmente, se obtuvieron buenos resultados en la calidad de la imagen PET y en la capacidad resolutiva del demostrador FlexToT, proporcionando resoluciones espaciales en el centro del FoV en torno a 1,4 mm FWHM. ABSTRACT This thesis is focused on the development of experimental activities used to deepen the knowledge of monolithic detector blocks as an alternative to segmented detectors for Positron Emission Tomography (PET). It includes the development, characterization, setting up, running and evaluation of PET demonstrator prototypes with monolithic detector blocks of Cerium-doped Lutetium Yttrium Orthosilicate (LYSO:Ce) using magnetically compatible sensors such as Avalanche Photodiodes (APDs) and Silicon Photomultipliers (SiPMs). The prototypes implemented with APDs were constructed to validate the viability of a high-sensitivity PET prototype that had previously been simulated, denominated BrainPET. This work describes and characterizes the integrated front-end electronics used in these prototypes, as well as the electronic readout system developed especially for them. It shows the experimental set-ups to obtain the tomographic PET images and to train neural networks algorithms used for position estimation of photons impinging on the surface of monolithic blocks. Using the BrainPET prototype, satisfactory energy resolution (13 % FWHM), spatial precision of monolithic blocks (~ 2 mm FWHM) and spatial resolution of the PET image (1.5 – 1.7 mm FWHM) in the center of the Field of View (FoV) were obtained. Moreover, we proved the imaging capabilities of this demonstrator with extended sources, considering the acquisition of two simultaneous sources of 1 mm diameter placed at known distances. However, some important limitations were also detected with the BrainPET prototype. In the first place, it was confirmed that there was a lack of flexibility working with an Application Specific Integrated Circuit (ASIC) whose electronic design was not own but commercial, along with the high cost required to modify an ASIC design with such features. Furthermore, the final characterization of the BrainPET ASIC showed a timing resolution with room for improvement (~ 13 ns FWHM). Taking into consideration the limitations obtained with the BrainPET prototype, along with the technological evolution in magnetically compatible devices, the knowledge acquired with the monolithic blocks were transferred to the new technology available, the SiPMs. Moreover, we opted for a new strategy in the front-end electronics, the FlexToT ASIC, an own design ASIC based on a Time over Threshold (ToT) scheme. One of the most interesting features underlying a ToT architecture is the encoding of the analog input signal amplitude information into the duration of the output signals, delivering directly digital pulses. The electronic architecture helps substitute the Analog to Digital Converters (ADCs) for Time to Digital Converters (TDCs), and they are easily implemented in Field Programmable Gate Arrays (FPGA), reducing the consumption and the complexity of the design. A new prototype demonstrator based on SiPMs was implemented to validate the FlexToT ASIC for monolithic or segmented blocks. The design and characterization of the necessary front-end electronic to read-out the signals from the ASIC was carried out by evaluating its linearity and dynamic range, its performance with an external noise signal, as well as the differential nonlinearity obtained with the TDCs implemented in the FPGA. Furthermore, the electronic presented in this work is capable of working at high count rates and discriminates different phoswich scintillators. The FlexToT ASIC provides an excellent coincidence time resolution for events that correspond to 511 keV photopeak (128 ps FWHM), resolving the limitations of the poor timing resolution of the BrainPET prototype. Furthermore, the energy resolution with monolithic blocks read by FlexToT ASICs provides an energy resolution of 15.4 % FWHM at 511 keV. Finally, good results were obtained in the quality of the PET image and the resolving power of the FlexToT demonstrator, providing spatial resolutions in the centre of the FoV at about 1.4 mm FWHM.

ESTUDO COMPARATIVO DAS ANGULAÇÕES E TORQUES DE BRAQUETES DE DIFERENTES MARCAS COMERCIAIS

O objetivo deste estudo foi comparar as angulações e torques de braquetes de marcas comerciais distintas em relação à prescrição de Roth e também em relação aos valores preconizados pelo fabricante. Foram utilizados 150 braquetes metálicos de aço inoxidável, de caninos e incisivos superiores na respectiva prescrição, avaliadas por meio de um perfilômetro. Após a coleta dos dados e aplicação do tratamento estatístico, os resultados demonstraram que os valores de torque obtidos com a prescrição de Roth foram semelhantes entre os fabricantes. Na angulação, os caninos superiores apresentaram valores acima do proposto pelo autor para o fabricante Morelli, e para os dentes 21 e 22, a angulação foi maior para o fabricante Abzil. Na comparação dos valores de torque obtidos com os valores recomendados pelos fabricantes, a Unitek demonstrou maior fidedignidade no torque comparada às demais marcas. Conclui-se que as diferenças tanto de torque quanto de angulação quando comparados aos valores do autor e à prescrição dos fabricantes, se enquadram dentro de um grau de tolerância preconizada por um órgão regulador de peças ortodônticas alemãs.

ESTUDO COMPARATIVO DAS ANGULAÇÕES E TORQUES DE BRAQUETES DE DIFERENTES MARCAS COMERCIAIS

O objetivo deste estudo foi comparar as angulações e torques de braquetes de marcas comerciais distintas em relação à prescrição de Roth e também em relação aos valores preconizados pelo fabricante. Foram utilizados 150 braquetes metálicos de aço inoxidável, de caninos e incisivos superiores na respectiva prescrição, avaliadas por meio de um perfilômetro. Após a coleta dos dados e aplicação do tratamento estatístico, os resultados demonstraram que os valores de torque obtidos com a prescrição de Roth foram semelhantes entre os fabricantes. Na angulação, os caninos superiores apresentaram valores acima do proposto pelo autor para o fabricante Morelli, e para os dentes 21 e 22, a angulação foi maior para o fabricante Abzil. Na comparação dos valores de torque obtidos com os valores recomendados pelos fabricantes, a Unitek demonstrou maior fidedignidade no torque comparada às demais marcas. Conclui-se que as diferenças tanto de torque quanto de angulação quando comparados aos valores do autor e à prescrição dos fabricantes, se enquadram dentro de um grau de tolerância preconizada por um órgão regulador de peças ortodônticas alemãs.

Evaluación estructural del implante dental sometido a diferentes torques de inserción. Estudio "in vitro"

El material más frecuentemente utilizado en la implatología oral en la es el titanio comercialmente puro, ya que presenta una gran biocompatibilidad y constituye el material ideal para conseguir la osteointegración con éxito a largo plazo tras la carga funcional 2.HIPÓTESIS DE TRABAJO Las diferentes hipótesis nulas que se plantearon con respecto a la relación de las diferentes variables observadas en nuestro estudio fueron las siguientes: 1.Ho:Fuerzas superiores a 80Nw/cm2 no presentarían ni deformidades,ni alteraciones en la superficie de los implantes de conexión externa ni en los de conexión interna. 2.Ho:Fuerzas superiores a 90Nw/cm2 no presentarían deformidades, ni alteración en la superficie, ni fisuras en los implantes de conexión externa ni en los de conexión interna. 3.Ho:Fuerzas superiores a 100Nw/cm2 no presentarían deformidades en el transportador del implante, ni alteraciones en los hexágonos de los implantes de conexión externa ni en los de conexión interna...

Influence of predominant patterns of coordination on the exploitation of interaction torques in a two-joint rhythmic arm movement

In this study we investigate the coordination between rhythmic flexion-extension (FE) and supination-pronation (SP) movements at the elbow joint-complex, while manipulating the intersegmental dynamics by means of a 2-degrees of freedom (df) robot arm. We hypothesized that constraints imposed by the structure of the neuromuscular-skeletal system would (1) result in predominant pattern(s) of coordination in the absence of interaction torques and (2) influence the capabilities of participants to exploit artificially induced interaction torques. Two experiments were conducted in which different conditions of interaction torques were applied on the SP-axis as a function of FE movements. These conditions promoted different patterns of coordination between the 2-df. Control trials conducted in the absence of interaction torques revealed that both the in-phase (supination synchronized with flexion) and the anti-phase (pronation synchronized with flexion) patterns were spontaneously established by participants. The predominance of these patterns of coordination is explained in terms of the mechanical action of bi-articular muscles acting at the elbow joint-complex, and in terms of the reflexes that link the activity of the muscles involved. Results obtained in the different conditions of interaction torques revealed that those neuromuscular-skeletal constraints either impede or favor the exploitation of intersegmental dynamics depending on the context. Interaction torques were indeed found to be exploited to a greater extent in conditions in which the profiles of interaction torques favored one of the two predominant patterns of coordination (i.e., in-phase or anti-phase) as opposed to other patterns of coordination (e.g., 90 degrees or 270 degrees). Those results are discussed in relation to recent studies reporting exploitation of interaction torques in the context of rhythmic movements.