Molecular dynamics computer simulation of scratch resistance testing of polymers: visualization

Experimental scratch resistance testing provides two numbers: the penetration depth Rp and the healing depth Rh. In molecular dynamics computer simulations, we create a material consisting of N statistical chain segments by polymerization; a reinforcing phase can be included. Then we simulate the movement of an indenter and response of the segments during X time steps. Each segment at each time step has three Cartesian coordinates of position and three of momentum. We describe methods of visualization of results based on a record of 6NX coordinates. We obtain a continuous dependence on time t of positions of each of the segments on the path of the indenter. Scratch resistance at a given location can be connected to spatial structures of individual polymeric chains.

Polymer indentation with mesoscopic molecular dynamics

Indentation tests are used to determine the hardness of a material, e.g., Rockwell, Vickers, or Knoop. The indentation process is empirically observed in the laboratory during these tests; the mechanics of indentation is insufficiently understood. We have performed first molecular dynamics computer simulations of indentation resistance of polymers with a chain structure similar to that of high density polyethylene (HDPE). A coarse grain model of HDPE is used to simulate how the interconnected segments respond to an external force imposed by an indenter. Results include the time-dependent measurement of penetration depth, recovery depth, and recovery percentage, with respect to indenter force, indenter size, and indentation time parameters. The simulations provide results that are inaccessible experimentally, including continuous evolution of the pertinent tribological parameters during the entire indentation process.

Simulating scratch behavior of polymers with mesoscopic molecular dynamics

Part replacement and repair is needed in structures with moving parts because of scratchability and wear. In spite of some accumulation of experimental evidence, scratch resistance is still not well understood. We have applied molecular dynamics to study scratch resistance of amorphous polymeric materials through computer simulations. As a first approach, a coarse grain model was created for high density polyethylene at the mesoscale. We have also extended the traditional approach and used real units rather than reduced units (to our knowledge, for the first time), which enable an improved quantification of simulation results. The obtained results include analysis of penetration depth, residual depth and recovery percentage related to indenter force and size. Our results show there is a clear effect from these parameters on the tribological properties. We also discuss a "crooked smile" effect on the scratched surface and the reasons for its appearance.

Modelos de regressão para estimação do volume de árvores comerciais, em florestas de Paragominas

Em fevereiro de 2009, o Ministério do Meio Ambiente criou a Resolução CONAMA 406, que determina que, a partir do segundo Plano Operacional Anual (POA), só será aceito, pelo órgão ambiental competente, o cálculo do volume de árvores em pé, mediante equação de volume, desenvolvida especificamente para o Plano de Manejo Florestal Sustentável (PMFS). Em função disso, necessita-se especificar um modelo estatístico para estimar o volume comercial das árvores. Neste trabalho, ajustou-se o modelo estatístico às informações coletadas em povoamento de floresta Ombrófila densa, localizada no município de Paragominas, Estado do Pará, com o objetivo de selecionar o de melhor ajuste e precisão. A amostra foi composta de 234 árvores, distribuídas em sete classes diamétricas, com amplitudes de 12 cm, no intervalo de 49 até 127 cm. Obteve-se o volume real, medindo-se as circunferências nas secções, a cada 2 m, determinando-se o CAP e a altura comercial real. A seleção para a escolha do melhor modelo teve como referência o valor da estatística F, o mais alto coeficiente de determinação (R²), o menor erro padrão da estimativa em percentagem (Syx%) e a análise de resíduos, por meio do Desvio Médio Porcentual (DMP). Com base nas estatísticas mencionadas, concluiu-se que o melhor entre os modelos tradicionais, a ser empregado na área, foi o proposto por Schumacher-Hall. Finalmente, concluiu-se que o modelo alternativo, com variável dummy, é melhor e deve ser o adotado em florestas nativas da Amazônia.

Interação entre volume de vaso e competição com plantas daninhas sobre o crescimento da soja

RESUMO A avaliação dos efeitos da competição das plantas daninhas sobre o crescimento da soja é efetuada por meio de ensaios em ambientes protegidos. Esses ensaios, geralmente, são feitos em recipientes (vasos) em que se testam os efeitos desejados em diferentes épocas de coleta. O tamanho (volume) dos vasos a ser escolhido depende do tipo de estudo, da espécie-teste e das variáveis que serão estudadas. Por esta razão, objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito do tamanho de vasos na habilidade competitiva da soja com as plantas daninhas Urochloa brizantha e Bidens pilosa. O experimento foi conduzido em casa de vegetação e o delineamento foi em blocos ao acaso, em esquema fatorial 3 × 5, com quatro repetições. Os fatores considerados no experimento foram três sistemas de competição (soja cultivada isoladamente, soja + U. brizantha e soja + B. pilosa) e cinco volumes dos recipientes (2, 4, 7, 10 e 16 dm3). O crescimento das plantas de soja foi afetado tanto pelo volume dos vasos quanto pela competição com U. brizantha e B. pilosa, sendo que U. brizantha foi mais competitiva com a soja. Vasos com maiores volumes aumentam os efeitos da competição sobre o crescimento da soja.

Relação entre excreção de creatinina e dieta, atividade física e volume urinário, em crianças de 5 -| 12 anos de idade

Foi feito um estudo da excreção da creatinina e sua relação com a dieta, atividade física e volume urinário em indivíduos entre 5 -| 12 anos de idade, mantendo suas condições habituais de vida. A análise qualitativa da dieta mostrou que a possibilidade de ingestão de creatina e creatinina ocorreu na hora do almoço. No que se refere à atividade física, o período da manhã e o noturno foram de relativo repouso, concentrando-se as atividades físicas no período da tarde. Não houve diferença, estatisticamente, significante entre a excreção média de creatinina dos períodos da manhã e da tarde e também entre a excreção média dos períodos diurno e noturno, sugerindo, conseqüentemente, uma não relação entre dieta, atividade física e excreção de creatinina. Houve uma diferença estatisticamente significante entre o volume médio urinário do período diurno e o do período noturno, sugerindo com isso uma independência entre ele e a creatinina excretada. Encontrou-se, entretanto, uma correlação significante entre ambos que, possivelmente esteja ligada ao fato das amostras terem sido colhidas em épocas de frio intenso, em que os indivíduos ingerem pouco líquido, e conseqüentemente a urina estivesse com uma concentração elevada de seus diferentes constituintes.

Fórmula de cálculo do volume de ultrafiltrado extraído pela ultrafiltração modificada, em indivíduos adultos

O principal objectivo do estudo é determinar uma fórmula de cálculo para o volume de ultrafiltrado a retirar, pela Ultrafiltração Modificada (UFM), a doentes adultos submetidos a cirurgia cardíaca. A população-alvo é constituída por 489 casos relativos às cirurgias cardíacas realizadas entre Janeiro de 2003 e Dezembro de 2005, que cumprem os critérios de inclusão e exclusão definidos. Trata-se de um estudo retrospectivo, do tipo correlacional quantitativo com abordagem dedutiva, em que as variáveis estudadas foram obtidas através da consulta dos relatórios de perfusão cardiovascular do serviço de Cirurgia Cardiotorácica do Hospital de Santa Marta, EPE. A relação entre as variáveis em estudo foi analisada através da correlação e modelos de regressão linear. O modelo obtido para definir a fórmula de cálculo desejada tem por base a correlação existente entre o volume a retirar por UFM e a superfície corporal do doente, sendo este o único dos três modelos estudados que demonstra uma dependência, ainda que fraca, entre as variáveis, e exprimindo-se através da fórmula Y=545,4.X3, em que Y é o volume a retirar por UFM e X é o valor da superfície corporal de cada doente, e sendo representativo apenas para 4% da população em estudo.” O aumento médio de hemoglobina pós-UFM é de 1,9±1,09g/ dl, o que traduz eficácia da técnica na obtenção de hemoconcentração.

Conceito de volume

Este estudo analisa o modo como se desenvolve a aprendizagem do conceito de volume nos alunos do 6º ano de escolaridade, no quadro de uma proposta pedagógica que dá ênfase a actividades que apelam à visualização e ao raciocínio espacial. O seu objectivo principal foi o de compreender as ideias que os alunos do 6.º ano têm sobre volume e perceber como se desenvolvem quando são envolvidos numa experiência de ensino, tendo por base uma cadeia de tarefas que apelam à visualização e ao raciocínio espacial. O estudo seguiu uma metodologia de investigação qualitativa baseada em estudos de caso. A proposta pedagógica foi desenvolvida em quatro aulas; três de noventa minutos e uma de quarenta e cinco minutos, durante os 2º e 3º períodos do ano lectivo de 2009/2010. A recolha de dados envolveu a realização de gravações áudio, em ambiente de sala de aula, dos alunos que constituíram os estudos de caso, registo de observações do desempenho dos alunos e os documentos produzidos por estes. Os resultados mostram que, ao longo da proposta pedagógica, os alunos adquiriram estratégias de contagem que lhes permitiram criar estruturas, para compreender a organização dos paralelepípedos e desenvolver o conceito de volume. iii ABSTRACT This study examines how 6th graders’ students develop the concept of volume in a learning experience context which emphasizes the visualization and spatial reasoning. The main objective of this study is to understand the ideas of 6th grade students about volume and see how they develop them when they are involved in a learning experience, based on a sequence of tasks that call for visualization and spatial reasoning. The study followed a qualitative research methodology based on case studies. The learning experience was developed in four classes, three ninety minutes period and one forty-five minutes, during the 2nd and 3rd terms of the school year 2009/2010. Data collection involved the use of audio recordings in the classroom environment, recording observations of student performance and the documents produced by them. The results showed that, over the learning experience, students acquired counting strategies that allowed them to create structures for understanding the organization of cubes arrays and develop the concept of volume.

Estudo comparativo de procedimentos experimentais e computacionais para cálculo da lipofilia molecular

Introdução – A lipofilia é uma das propriedades físico-químicas que mais influencia a capacidade de uma molécula se movimentar através de compartimentos biológicos. O coeficiente de partição octanol/água (log P) permite, assim, obter uma estimativa da absorção dos fármacos no organismo. A existência de métodos indirectos para um cálculo rápido do log P pode revelar-se de grande importância na análise de listas de compostos com potencial acção farmacológica, reduzindo-as àqueles que se prevêem ter um melhor comportamento biológico. Objectivos – O propósito deste estudo é dar a conhecer um método cromatográfico de RP-HPLC desenvolvido para a determinação indirecta da lipofilia molecular e avaliar a performance de vários programas de cálculo computacional desse mesmo parâmetro. Metodologias – Seleccionaram-se 25 compostos químicos, avaliou-se o log P de cada um deles por RP-HPLC e confrontaram-se os resultados obtidos com os de sete programas computacionais. Resultados – O método RP-HPLC testado demonstrou ser vantajoso em comparação com o convencional shake flask. O programa de cálculo indirecto que proporcionou resultados mais próximos dos experimentais foi o ALOGPS© 2.1. Conclusões – A escolha ideal para a determinação da lipofilia de compostos cujo log P estimado esteja entre 0 e 6 é, sobretudo no que diz respeito à rapidez e simplicidade do processo, o método experimental indirecto RP-HPLC. Quanto aos métodos computacionais concluiu-se que nenhum dos programas, incluindo o ALOGPS© 2.1, demonstrou ser eficaz na avaliação de isómeros pelo que, para estes compostos, será sempre necessário recorrer ao método shake flask ou RP-HPLC.

Polímeros conjugados baseados em calix[4]arenos: síntese e aplicações em electrónica molecular

Neste trabalho são descritas as sínteses de novos copolímeros do tipo p-fenileno-etinileno (PPE’s) contendo unidades de calix[4]areno com potencial aplicação em electrónica molecular. A preparação destes copolímeros envolveu a síntese e caracterização de duas unidades monoméricas distintas. O 1,4-bis-25-(oximetil) - 26,26,28-tripropoxi-2,5-di-iodo-benzeno-p-terc-butilcalix[4]areno e diferentes 1,4-di-etinil-2,5-bis(alcoxi)benzenos. Os materiais sintesidados foram analisados e caracterizados por espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear de protão e de carbono (1H e 13C RMN), análise elementar (AE) e cromatografia de permeação em gel (GPC). Com o objectivo de estudar as suas propriedades espectroscópicas recorreu-se a técnicas de absorção de estado fundamental e luminescência de estado estacionário. O estudo das propriedades quirópticas do CALIX-p-PPE-C5q demonstrou que a homoquiralidade presente nas cadeias laterais de um dos componentes do copolímero é transferida para a cadeia principal do polímero conjugado, originando um polímero quiral. A realização de estudos electroquímicos por voltametria cíclica permitiu identificar nos diferentes polímeros processos oxidativos a potenciais semelhantes; o processo redutivo apenas foi observado no CALIX-p-PPE-C6. Os polímeros sintetizados foram posteriormente testados em duas aplicações de electrónica molecular. Num dos casos, a sua capacidade de funcionar com sensores químicos na detecção de explosivos nitroaromáticos foi avaliada usando técnicas de fotoluminescência enquanto a sua utilização como filmes emissivos em diodos emissores de luz foi avaliada por estudos de electroluminescência.

Sistema de gestão de segurança para a prevenção de acidentes graves (SGSPAG): manual de implementação para o sector químico: volume I

A evolução dos acidentes graves envolvendo substâncias perigosas ocorridos no Sector Químico, não deixa dúvidas de que as características intrínsecas da própria actividade industrial podem estimular a ocorrência dos acidentes graves, proporcionando sérias consequências à Comunidade envolvente, à própria Propriedade e ao meio ambiente, cujas responsabilidades estão inseridas na Gestão Empresarial. Desta forma torna-se fundamental o desenvolvimento e implementação de um Sistema de Gestão de Segurança para a Prevenção de Acidentes Graves num Estabelecimento de Nível Superior de Perigosidade. O objectivo global deste trabalho, baseia-se no estabelecimento de um Quadro Metodológico de aplicação do Regime de Prevenção de Acidentes Graves ao Sector Químico, suportado num Sistema de Gestão de Segurança para a Prevenção de Acidentes Graves (SGSPAG) e no respectivo Manual de Implementação. Para tal foi realizado um enquadramento teórico, técnico-científico, e legal da prevenção de acidentes graves que envolvam substâncias perigosas, a concepção de um SGSPAG e elaboração do Manual de Implementação e a aplicação a um Caso de Estudo Industrial do SGSPAG com a correspondente análise crítica. O contexto específico foi o da Refinaria de Sines - Instalação de Dessulfuração de Gasóleo. A pesquisa foi acompanhada por um conjunto de métodos que permitiram uma visão mais actual do assunto no contexto seleccionado (dados adquiridos através de referências bibliográficas, da observação in-loco de auditorias de SGSPAG, da consulta de documentação relativa a auditorias SGSPAG e do estudo da legislação vigente e passada). Os resultados obtidos no Caso de Estudo Industrial, demonstraram que uma visão mais integradora e global podem contribuir para um melhor entendimento dos acidentes graves envolvendo substâncias perigosas e a sua prevenção, possibilitando um envolvimento maior e o comprometimento efectivo de todos, sejam eles trabalhadores (internos ou serviços subcontratados), Chefes de Secção, Responsáveis de Área, fornecedores, profissionais de outras áreas, Direcção da Empresa, representantes sindicais ou governamentais ou a própria Comunidade envolvente, estando o SGSPAG da Refinaria de Sines globalmente concebido, implementado e a demonstrar aptidão para, de uma forma consistente, cumprir os requisitos aplicáveis no DL nº 254/2007 e atingir os objectivos da Politica de Prevenção de Acidentes Graves.

Diagnóstico molecular de cancros hereditários por sequenciação de nova geração: cancro da mama e cancro colorretal

O cancro da mama e o cancro colorretal constituem duas das principais causas de morte a nível mundial. Entre 5 a 10% destes casos estão associados a variantes germinais/hereditárias em genes de suscetibilidade para cancro. O objetivo deste trabalho consistiu em validar a utilização da sequenciação de nova geração (NGS) para identificar variantes previamente detetadas pelo método de Sanger em diversos genes de suscetibilidade para cancro da mama e colorretal. Foram sequenciadas por NGS 64 amostras de DNA de utentes com suspeita clínica de predisposição hereditária para cancro da mama ou colorretal, utilizando o painel de sequenciação TruSight Cancer e a plataforma MiSeq (Illumina). Estas amostras tinham sido previamente sequenciadas pelo método de Sanger para os genes BRCA1, BRCA2, TP53, APC, MUTYH, MLH1, MSH2 e STK11. A análise bioinformática dos resultados foi realizada com os softwares MiSeq Reporter, VariantStudio, Isaac Enrichment (Illumina) e Integrative Genomics Viewer (Broad Institute). A NGS demonstrou elevada sensibilidade e especificidade analíticas para a deteção de variantes de sequência em 8 genes de suscetibilidade para cancro colorretal e da mama, uma vez que permitiu identificar a totalidade das 412 variantes (93 únicas, incluindo 27 variantes patogénicas) previamente detetadas pelo método de Sanger. A utilização de painéis de sequenciação de genes de predisposição para cancro por NGS vem possibilitar um diagnóstico molecular mais abrangente, rápido e custo-eficiente, relativamente às metodologias convencionais.

Base molecular da hemocromatose hereditária não-clássica em Portugal

A Hemocromatose Hereditária (HH) é uma doença autossómica recessiva caracterizada pela absorção excessiva de ferro a nível intestinal e sua acumulação em órgãos vitais, podendo originar cardiomiopatia, cirrose e carcinoma hepatocelular. O correspondente diagnóstico molecular é obtido pela associação com genótipos específicos no gene HFE (homozigotia para p.Cys282Tyr ou heterozigotia composta p.Cys282Tyr/p.His63Asp). Contudo, nos países do sul da Europa, cerca de um terço dos doentes com diagnóstico clínico de HH não apresenta os referidos genótipos. Para identificar a base molecular da HH não-clássica em Portugal usaram-se metodologias de pesquisa geral de variantes genéticas (SSCP e dHPLC), Next-Generation Sequencing (NGS) e sequenciação de Sanger, cobrindo seis genes relacionados com o metabolismo do ferro em 303 doentes. Identificaram-se 69 variantes diferentes e de vários tipos, por ex. missense, nonsense, de splicing, que perturbam a transcrição do gene ou a regulação da tradução do mRNA. Seguidamente, realizaram-se estudos in silico e in vitro para esclarecer o significado etiológico de algumas das novas variantes. Concluiu-se que a base molecular desta patologia é bastante heterogénea e que a NGS é uma ferramenta adequada para efetuar a análise simultânea dos vários genes num grande número de amostras. Contudo, o estabelecimento da relevância clínica de algumas variantes requer a realização de estudos funcionais.

Aplicação dos critérios de adequação (appropriateness criteria) a um laboratório de ecocardiografia de grande volume de um hospital privado

Mestrado em Tecnologia de Diagnóstico e Intervenção. Área de especialização: Ultrassonografia Cardiovascular.