Modelagem matemática de tumores e estequiometria biológica

Cancer biology is a complex and expanding field of science study. Due its complexity, there is a strong motivation to integrate many fields of knowledge to study cancer biology, and biological stoichiometry can make this. Biological stoichiometry is the study of the balance of multiple chemical elements in biological systems. A key idea in biological stoichiometry is the growth rate hypothesis, which states that variation in the carbon:nitrogen:phosphorus stoichiometry of living things is associated with growth rate because of the elevated demands for phosphorusrich ribosomal RNA and other elements necessary to protein synthesis. As tumor cells has high rate proliferation, the growth rate hypothesis can be used in cancer study. In this work the dynamic of two tumors (primary and secondary) and the chemical elements carbon and nitrogen are simulate and analyzed through mathematical models that utilize as central idea biological stoichiometry. Differential equations from mathematical model are solved by numerical method Runge-Kutta fourth order

Avaliação da auto-suficiência energética em reatores anaeróbios aplicados ao tratamento de resíduos da indústria de produção do etanol

Ethanol, the main automotive biofuel, has its production based on the fermentation of sugars found in biological materials and on the distillation of the alcoholic media formed during the fermentative process. Stillage is the main residue from ethanol production, containing a high organic loading in addition to acidic and corrosive characteristics. Considering the available technologies to treat stillage, we highlight anaerobic digestion, which allows the reduction of the impacts associated to pollutants loading of this effluent and the generation of energy from the methane gas produced in the process. Based on the high treatment efficiency usually associated to the anaerobic process, this work aimed to assess whether anaerobic systems applied to the treatment of stillage are energetically self-sufficient. First we evaluated the energy recovery capacity in an anaerobic reactor applied to the treatment of stillage resulting from corn-to-ethanol processing. The results indicated the great influence that a correct selection of electrical equipment and their respective operating periods have on the net energy balance of the anaerobic treatment. The high energy consumption of the heater would not allow the system to achieve a positive net energy balance – the maximum energy recovery would reach only 0.68% of the consumption. However, the replacement of the mixture equipment would result in energy gains ranging from 8.5 to 967.9% of the consumption. In this work we also assessed the efficiency of methane yields for a few studies and the correlation between some parameters of the anaerobic process. With respect to the methane yield, we noted that mesophilic systems tend to be more advantageous than the thermophilic ones (efficiency of 76.45 ± 22.51% vs. 69.40 ± 30.36%). Considering the study... (Complete abstract click electronic access below)

Análise preliminar para a estimativa da perda de calor sensível de um fluido homogêneo térmico em um reservatório de geometria cilindrica

This work analyzed the loss of sensible heat from one fluid to be considered homogeneous heat distribution on a thermal reservoir with cylindrical geometries composite insulating layers. We studied two thermal reservoirs with a volume of 20 liters, and the first has a layer thickness of 75 mm of expanding polyurethane foam wrapped in the polycarbonate container and the second container has only layer thickness of 5 mm of polycarbonate, as insulation of fluid of the external environment. The experimental results are compared with theoretical results obtained through a calculation script, displayed and detailed during the work development, from the theory of energy balance. The maximum error introduced between the theoretical and experimental results were 3.5% and 1.4% respectively for the Boilers with or without a polyurethane coating

Avaliação da auto-suficiência energética de reatores anaeróbicos aplicados ao tratamento de resíduos de uma cervejaria em escala piloto

This project aimed to analyze the feasibility of the methane yield associated to the anaerobic digestion of brewery residues, checking whether the energetic balance of the system is favorable. The methane yield efficiency was calculated for the parameters of two papers that treated solids with a particle-size <1mm. Theses solids are not degraded in conventional treatment systems. Calculations were based in the reactions of anaerobic degradation of the macromolecules that compose brewery residues, considering the theoretical production and the effective production of methane. The results were 50.44% and 52.86%. Regarding to the energy balance of the anaerobic treatment, we noted the high influence of the selection and operating regime of electrical equipment over the potential energy. The best situation, in which the energetic self-sufficiency was reached, was observed when using the mixer under an intermittent regime (1min/h), without employing the heating recirculator, for the maximum organic loading of 4.0 gVS/L.day (days 248-258). In this case, the system would generate an amount of energy equal to 0.0356 kWh/day, able to overcome the energy required by the equipment in about 6.5 times. Moreover, we also noted the interference of the application of different solid loadings in the reactors, once the application of the higher organic load generated 5 times more energy than the application of the smaller one

Estudo da dinâmica de solvatação de peptídeos por QM/MM

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise Energética do processo experimental de produção de Biodiesel a partir do óleo de frango

There is a great global concern about the depletion and the high cost of fossil fuel reserves exploitation, more than ever, it is necessary to make a profound study and take advantage of alternative sources that can be used as energy efficiency with an appropriate pricing and low environmental impact. Brazil, which has highlighted using alternative energy sources as the use of ethanol and, in recent years, has been encouraging the expansion of its energy matrix in which the biodiesel will have a strategic importance within the agrobusiness area. Biodiesel is a fuel that can replace the diesel, which is a petroleum derivative. It is an ester, produced in the transesterification reaction of vegetable oils and animal greases, in an alcohol with an additional catalyst, are converted into fatty acids and result in esters with glycerol as sub products. The objective of this study was to estimate the final energy balance for the process biodiesel production from oil chicken waste. The energy balance estimation was quantified in calorific value according to the energy expenditure by calorimetric bomb method. The relationship between input and output of energy was around 0.97. In a first evaluation, the procedures adopted should be improved enough, so the process can become energetic and economically viable.

Aspectos topográficos na dinâmica espaço-temporal do saldo de radiação

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Mathematical modeling and analysis of the particle interactions in the direct filtration using the colloidal theory

This work used the colloidal theory to describe forces and energy interactions of colloidal complexes in the water and those formed during filtration run in direct filtration. Many interactions of particle energy profiles between colloidal surfaces for three geometries are presented here in: spherical, plate and cylindrical; and four surface interactions arrangements: two cylinders, two spheres, two plates and a sphere and a plate. Two different situations were analyzed, before and after electrostatic destabilization by action of the alum sulfate as coagulant in water studies samples prepared with kaolin. In the case were used mathematical modeling by extended DLVO theory (from the names: Derjarguin-Landau-Verwey-Overbeek) or XDLVO, which include traditional approach of the electric double layer (EDL), surfaces attraction forces or London-van der Waals (LvdW), esteric forces and hydrophobic forces, additionally considering another forces in colloidal system, like molecular repulsion or Born Repulsion and Acid-Base (AB) chemical function forces from Lewis.

Enzima fibrolítica exógena na alimentação de vacas em lactação

Objetivou-se avaliar a utilização de doses crescentes de enzima fibrolítica exógena na alimentação de vacas leiteiras e seus efeitos sobre o consumo e digestibilidade aparente total da matéria seca e nutrientes, cinética ruminal, fermentação e síntese de proteína microbiana ruminal, produção e composição do leite, perfil metabólico e balanço de energia e nitrogênio. Foram utilizadas 24 vacas da raça Holandesa, multíparas, em delineamento Quadrado Latino 4x4, com 646,75 ± 77,54 kg de peso corporal, 3,02 ± 0,56 de escore de condição corporal, com 176 ± 82,27 dias em lactação e produção de leite de 33,72 ± 7,63 kg/dia, no início do estudo. Os animais foram distribuídos aleatoriamente para receber os seguintes tratamentos: 1) Controle (0), composta por dieta basal sem a inclusão de enzima fibrolítica; 2) com inclusão de 8 g/vaca/dia de enzima fibrolítica; 3) com inclusão de 16 g/vaca/dia da enzima fibrolítica; 4) com inclusão de 24 g/vaca/dia da enzima fibrolítica (Fibrozyme® - Alltech Inc., Nicholasville, KY). A utilização de enzima fibrolítica nas dietas resultou em aumento linear no consumo de matéria seca, matéria orgânica e da fibra em detergente neutro. Foi detectado aumento linear no consumo de partículas longas com a suplementação de enzima. Houve efeito quadrático na ruminação e na atividade mastigatória. O aumento no consumo de matéria seca refletiu no aumento linear de consumo de energia líquida e no balanço de energia líquida. Houve efeito quadrático na concentração de N-NH3 ruminal e aumento linear na quantidade de ácido acético, propiônico e butírico com o aumento da dose de enzima suplementada. Houve efeito quadrático na síntese de proteína microbiana com a inclusão de enzima fibrolítica. Não foram observadas diferenças na produção de leite e na produção de seus componentes, entretanto houve aumento linear no ganho de peso corporal com utilização de enzima fibrolítica. Houve efeito quadrático positivo na excreção via urina e efeito quadrático negativo no balanço de nitrogênio mostrando maior retenção de nitrogênio com a suplementação intermediária de enzimas fibrolíticas. Conclui-se que a enzima fibrolítica exógena é efetiva em aumentar o consumo de matéria seca e FDN e também melhorar a eficiência fermentativa de vacas leiteiras melhorando o balanço energético, entretanto não foi efetiva em aumentar a produção de leite de vacas da raça holandesa no terço médio da lactação

Efeito da suplementação prolongada de grão de soja cru e integral no pré-parto sobre o desempenho produtivo, qualidade oocitária e embrionária, e função imune de vacas leiteiras

Objetivou-se avaliar o efeito da suplementação prolongada de grão de soja cru e integral (GSI) como fonte de ácido graxo Ω6 sobre o desempenho produtivo, perfil metabólico, qualidade oocitária e embrionária e função imune de vacas leiteiras no período de transição e início de lactação. Foram selecionadas 44 vacas da raça Holandesa, multíparas e gestantes, com parto previsto para 90 dias após o início da avaliação e fornecimento das dietas experimentais, porém em razão da ocorrência de enfermidades metabólicas ou infecciosas (3 abortos; 3 deslocamentos de abomaso; 3 enfermidades podais; 4 distocias) 13 animais foram retirados do experimento. As vacas foram distribuídas aleatoriamente em quatro grupos experimentais diferindo entre eles o início do fornecimento de grão de soja cru e integral (GSI) durante o pré-parto. A dieta era baseada na inclusão de 12% de GSI %MS, com aproximadamente 5,1% de extrato etéreo (EE) o início de seu fornecimento foi conforme descrito a seguir: Grupo 0: Animais não receberam dieta contendo GSI no pré-parto; Grupo 30: Início do fornecimento de dieta com GSI nos 30 dias finais da gestação; Grupo 60: Início do fornecimento de dieta com GSI nos 60 dias finais da gestação; Grupo 90: Início do fornecimento de dieta com GSI nos 90 dias finais da gestação. Após o parto, todas as vacas receberam dieta única com 5,1% de EE, baseada na inclusão de 12% de GSI %MS até 90 dias de lactação. Os animais foram arraçoados de acordo com o consumo de matéria seca no dia anterior, de forma a ser mantido porcentual de sobras das dietas, diariamente, entre 5 e 10%. As amostras dos alimentos e sobras foram coletadas diariamente e armazenadas a -20ºC. Semanalmente as amostras coletadas diariamente foram misturadas e foi retirada uma amostra composta referente a um período de uma semana, a fim de mensurar o consumo de matéria seca e nutrientes. Amostras de fezes foram coletadas nos dias -56, -21, 21, 56 e 84 dias em relação ao parto, com o propósito de mensurar a digestibilidade da matéria seca e nutrientes. A produção de leite foi mensurada diariamente e para a composição dos teores de gordura, proteína, lactose e perfil de ácidos graxos amostras foram coletadas semanalmente. As amostras de sangue para análise dos metabólitos sanguíneos foram coletadas semanalmente. Amostras de sangue para mensurar a atividade do sistema imune foram coletadas na semanas -8, -4, -2, -1 em relação ao parto, parto, +1, +2, +4 e +8 semanas no período pós-parto. Nos dias 21, 42, 63 e 84 do período pós-parto foram realizadas aspirações foliculares, com posterior fertilização in vitro dos oócitos. Todas as variáveis mensuradas foram analisadas pelo procedimento PROC MIXED do SAS 9.4 através de regressão polinomial, utilizando efeito fixo de tratamento, semana, interação tratamento*semana e efeito de animal dentro de tratamento como aleatório. Utilizou nível de 5% de significância. Foi observado efeito (P<0,05) linear crescente para CEE no pré-parto. Não foi observado diferenças no CMS e nutrientes no pós-parto. Não houve alteração da digestibilidade nos períodos pré e pós-parto. Não houve alteração no balanço de energia e nitrogênio nos periodos pré e pós-parto. Não foi observado diferença na produção, composição e teor dos componentes totais do leite. No perfil de ácidos graxos do leite houve efeito (P<0,05) linear descrescente para as concentrações de C16:1cis, C18:1 cis, total de C:18 insaturado, total de AG monoinsaturados, insaturados e a relação do total de AGS:AGI. Foi observado efeito linear (P<0,05) crescente para o total de AG aturado e efeito (P<0,05) quadrático para C18:2, CLAcis9-trans11, e total de AGPI. Foi observado efeito linear crescente (P<0,05) para colesterol total, LDL no préparto e linear decrescente (P<0,05) para GGT nos períodos pré e pós-parto. Foi observado efeito quadrático (P<0,05) para HDL no pré-parto e AST no pós-parto. Em relação a atividade do sistema imune foi observado efeito linear (P<0,05) crescente para o percentual de CD3+ ativos no pós-parto, para o percentual de monócitos que produziram espécie reativa de oxigênio (ERO) no pós-parto quando foram estimulados por S.aureus e E.coli e para a intensidade de imunofluorescência de ERO para ganulócitos no pós-parto quando estimulados por S.aureus. Foi observado efeito (P<0,05) quadrático para o percentual de granulócitos, mononucleares, CD8+ ativos no pós-parto e para o percentual de granulócitos que produziram ERO no pós-parto quando estimulados por E.coli. A suplementação prolongada com GSI no pré-parto melhora a atividade do sistema imune, não melhora a qualidade oocitária e embrionária bem como não influencia negativamente os parametros produtivos de vacas leiteiras no período de transição e início de lactação

Desenvolvimento e calibração de fotômetro solar para medições da profundidade óptica por aerossóis e coluna de água precipitável

Instrumentation is a tool of fundamental importance for research in several areas of human knowledge. Research projects are often unfeasible when data cannot be obtained due to lack of instruments, especially due to impor ting difficulties and the high costs there associated. Thus, in order to collaborate with the enhancement of a national technology, a multiband hand - held sun p hotometer (FSM - 4) was developed to operate in the 500 nm, 670 nm, 870 nm and 940 nm bands. In the 500 nm, 670 nm and 870 nm bands aerosols are monitored for evaluation of the AOD (Aerosol Optical Depth), and the PWC (Precipitable Water Column) is evaluated in the 940 nm band. For the development of the mech anical and electronic parts for the FSM - 4, th e materials and componen ts should combine low cost and quality of the data collected. The calibration process utilized the Langley method (ML) and Modified Langley Method (MLM). These methods are usually applied at high altitudes in order to provide atmosp heric optical stability. This condition however can be found in low height sites as shown in the research by Liu et al. (2010). Thus, for calibration of the FSM - 4, we investigated the atmospher ic optical stability utilizing the ML and MLM at a site in the cit y of Caicó / RN, located in the s emiarid region in northeastern Brazil. This site lies in a region far aw ay from large urban centers and activities generating anthropogenic atmospheric pollution. Data for calibration of the prototype were collected usin g the FSM - 4 in two separate operations during the dry season, one in December 2012 and another in September 2013. The methodologies showed optical atmospheric instability in the studied region through the dispersion of the values obtained for the calibrati on constant. This dispersion is affected by the variability of AOD and PWC during the appl ication of the above mentioned methods . As an alternative to the descr ibed sun photometer calibration , a short study was performed using the sun photometer worldwide network AERONET/NASA (AERsol RObotic NETwork – US Space Agency), installed in Petrolina / PE in Brazil. Data were collected for three days utilizing the AERONET instruments and the FSM - 4, operating simultaneously on the same site. By way of the ML and MLM techniques, convergent test values were obtained for the calibration constants, despite the low amount of data collected. This calibration transfer methodology proved to be a viable alternative to the FSM - 4 calibration .

Estimativa do fluxo de calor e da difusividade térmica do solo, baseado na solução da derivada temporal fracionária de meia ordem em ferramenta de software

The soil heat flux and soil thermal diffusivity are important components of the surface energy balance, especially in ar id and semi-arid regions. The obj ective of this work was to carry out to estimate the soil heat flux from th e soil temperature measured at a single depth, based on the half-order time derivative met hod proposed by Wang and Bras (1999), and to establish a method capable of es timating the thermal diffusivity of the soil, based on the half order derivative, from the temporal series of soil temperature at two depths. The results obtained in the estimates of soil heat flux were compared with the values of soil heat flux measured through flux plates, and the thermal di ffusivity estimated was compared with the measurements carried out in situ. The results obtained showed excellent concordance between the estimated and measured soil heat flux, with correlation (r), coeffici ent of determination (R 2 ) and standard error (W/m 2 ) of: r = 0.99093, R 2 = 0.98194 and error = 2.56 (W/m 2 ) for estimated period of 10 days; r = 0,99069, R 2 = 0,98147 and error = 2.59 (W/m 2 ) for estimated period of 30 days; and r = 0,98974, R 2 = 0,97958 and error = 2.77 (W/m 2 ) for estimated period of 120 days. The values of thermal di ffusivity estimated by the proposed method showed to be coherent and consis tent with in situ measured va lues, and with the values found in the literature usi ng conventional methods.

Análise do desempenho de um queimador infravermelho funcionando com gás liquefeito de petróleo e glicerina

The use of infrared burners in industrial applications has many advantages in terms of technical-operational, for example, uniformity in the heat supply in the form of radiation and convection, with greater control of emissions due to the passage of exhaust gases through a macro-porous ceramic bed. This paper presents an infrared burner commercial, which was adapted an experimental ejector, capable of promoting a mixture of liquefied petroleum gas (LPG) and glycerin. By varying the percentage of dual-fuel, it was evaluated the performance of the infrared burner by performing an energy balance and atmospheric emissions. It was introduced a temperature controller with thermocouple modulating two-stage (low heat / high heat), using solenoid valves for each fuel. The infrared burner has been tested and tests by varying the amount of glycerin inserted by a gravity feed system. The method of thermodynamic analysis to estimate the load was used an aluminum plate located at the exit of combustion gases and the distribution of temperatures measured by a data acquisition system which recorded real-time measurements of the thermocouples attached. The burner had a stable combustion at levels of 15, 20 and 25% of adding glycerin in mass ratio of LPG gas, increasing the supply of heat to the plate. According to data obtained showed that there was an improvement in the efficiency of the 1st Law of infrared burner with increasing addition of glycerin. The emission levels of greenhouse gases produced by combustion (CO, NOx, SO2 and HC) met the environmental limits set by resolution No. 382/2006 of CONAMA

Análise de um queimador infravermelho funcionando com combustível híbrido : GLP/Bio-óleo

Biomass is considered the largest renewable energy source that can be used in an environmentally sustainable. From the pyrolysis of biomass is possible to obtain products with higher energy density and better use properties. The liquid resultant of this process is traditionally called bio-oil. The use of infrared burners in industrial applications has many advantages in terms of technical-operational, for example, uniformity in the heat supply in the form of radiation and convection, with a greater control of emissions due to the passage of exhaust gases through a macroporous ceramic bed. This paper presents a commercial infrared burner adapted with an ejector proposed able to burn a hybrid configuration of liquefied petroleum gas (LPG) and bio-oil diluted. The dilution of bio-oil with absolute ethanol aimed to decrease the viscosity of the fluid, and improving the stability and atomization. It was introduced a temperature controller with thermocouple modulating two stages (low heat / high heat), and solenoid valves for fuels supply. The infrared burner has been tested, being the diluted bio-oil atomized, and evaluated its performance by conducting energy balance. The method of thermodynamic analysis to estimate the load was used an aluminum plate located at the exit of combustion gases and the distribution of temperatures measured by thermocouples. The dilution reduced the viscosity of the bio-oil in 75.4% and increased by 11% the lower heating value (LHV) of the same, providing a stable combustion to the burner through the atomizing with compressed air and burns combined with LPG. Injecting the hybrid fuel there was increase in the heat transfer from the plate to the environment in 21.6% and gain useful benefit of 26.7%, due to the improved in the efficiency of the 1st Law of Thermodynamics of infrared burner

Eficiência do uso da água em videira Ssyrah irrigada no Submédio do Vale São Francisco.

O estudo teve como objetivo estimar a eficiência do uso da água (EUA) na videira Syrah irrigada no Submédio do Vale São Francisco, com base no rendimento em função da evapotranspiração da cultura e da transpiração máxima. Para isso, a evapotranspiração da cultura foi determinada pelo balanço de energia com base no método da razão de Bowen (ETcBERB), enquanto a transpiração máxima (TR) foi estimada pelo modelo de Penman- Monteith modificado com base no índice de área foliar da cultura. Os dados micrometeorológicos foram monitorados durante um ciclo produtivo por meio de uma estação automática localizada no parreiral. A evapotranspiração de referência (ETo) também foi calculada ao longo do experimento, pelo método de Penman-Monteith parametrizado no boletim 56 da FAO. A ETo e a ETcBERB corresponderam ao valor total de 474,0 e 376,4 mm ciclo-1, com valor médio diário de 3,9 e 3,1 mm, respectivamente. A TR oscilou entre 3,5 e 0,9 mm d-1, com volume total durante o ciclo de 284,4 mm. A EUA, com base no total de água consumida e transpirada, foi de 1,17 kg m-3 e 1,55 kg m-3, respectivamente. O método do BERB e o modelo de Penman-Monteith modificado para plantas isoladas apresentaram resultados confiáveis para estimativa da EUA sob as condições climáticas da região do Submédio do Vale São Francisco. No entanto, torna-se necessário que novos estudos nesse sentido com a cultura da videira para produção de vinhos sejam realizados, principalmente nesta região Semiárida, onde a maioria das pesquisas voltadas para o manejo do vinhedo ainda estão em desenvolvimento.