Stability of nanoparticle agglomerates under mechanical stress and its effects on their release into the air

L'exposition professionnelle aux nanomatériaux manufacturés dans l'air présente des risques potentiels pour la santé des travailleurs dans les secteurs de la nanotechnologie. Il est important de comprendre les scénarios de libération des aérosols de nanoparticules dans les processus et les activités associées à l'exposition humaine. Les mécanismes de libération, y compris les taux de libération et les propriétés physico-chimiques des nanoparticules, déterminent leurs comportements de transport ainsi que les effets biologiques néfastes. La distribution de taille des particules d'aérosols est l'un des paramètres les plus importants dans ces processus. La stabilité mécanique d'agglomérats de nanoparticules affecte leurs distributions de tailles. Les potentiels de désagglomération de ces agglomérats déterminent les possibilités de leur déformation sous énergies externes. Cela rend les changements possibles dans leur distribution de taille et de la concentration en nombre qui vont finalement modifier leurs risques d'exposition. Les conditions environnementales, telles que l'humidité relative, peuvent influencer les processus de désagglomération par l'adhérence de condensation capillaire de l'humidité. L'objectif général de cette thèse était d'évaluer les scénarios de libération des nanomatériaux manufacturés des processus et activités sur le lieu de travail. Les sous-objectifs étaient les suivants: 1. Etudier les potentiels de désagglomération des nanoparticules dans des conditions environnementales variées. 2. Etudier la libération des nano-objets à partir de nanocomposites polymères; 3. Evaluer la libération de nanoparticules sur le lieu de travail dans des situations concrètes. Nous avons comparé différents systèmes de laboratoire qui présentaient différents niveau d'énergie dans l'aérosolisation des poudres. Des nanopoudres de TiO2 avec des hydrophilicités de surface distinctes ont été testées. Un spectromètre à mobilité électrique (SMPS), un spectromètre à mobilité aérodynamique (APS) et un spectromètre optique (OPC) ont été utilisés pour mesurer la concentration de particules et la distribution de taille des particules. La microscopie électronique à transmission (TEM) a été utilisée pour l'analyse morphologique d'échantillons de particules dans l'air. Les propriétés des aérosols (distribution de taille et concentration en nombre) étaient différentes suivant la méthode employée. Les vitesses des flux d'air d'aérosolisation ont été utilisées pour estimer le niveau d'énergie dans ces systèmes, et il a été montré que les tailles modales des particules étaient inversement proportionnelles à la vitesse appliquée. En général, les particules hydrophiles ont des diamètres plus grands et des nombres inférieurs à ceux des particules hydrophobes. Toutefois, cela dépend aussi des méthodes utilisées. La vitesse de l'air peut donc être un paramètre efficace pour le classement de l'énergie des procédés pour des systèmes d'aérosolisation similaires. Nous avons développé un système laboratoire pour tester les potentiels de désagglomération des nanoparticules dans l'air en utilisant des orifices critiques et un humidificateur. Sa performance a été comparée à un système similaire dans un institut partenaire. Une variété de nanopoudres différentes a été testée. Le niveau d'énergie appliquée et l'humidité ont été modifiés. Le SMPS et l'OPC ont été utilisés pour mesurer la concentration de particules et la distribution de la taille. Un TEM a été utilisé pour l'analyse morphologique d'échantillons de particules dans l'air. Le diamètre moyen des particules a diminué et la concentration en nombre s'est accrue lorsque des énergies externes ont été appliquées. Le nombre de particules inférieures à 100 nm a été augmenté, et celui au-dessus de 350 nm réduits. Les conditions humides ont faits exactement le contraire, en particulier pour les petites particules. En outre, ils ont réduits les effets de la différence de pression due à l'orifice. Les résultats suggèrent que la désagglomération d'agglomérats de nanoparticules dans l'air est possible dans la gamme d'énergie appliquée. Cependant, l'atmosphère humide peut favoriser leur agglomération et améliorer leurs stabilités en réduisant la libération de nanoparticules dans l'environnement. Nous proposons d'utiliser notre système pour le test de routine des potentiels de désagglomération des nanomatériaux manufacturés et de les classer. Un tel classement faciliterait la priorisation de l'exposition et du risque encouru en fonction du niveau d'ENM. Un système de perçage automatique et un système de sciage manuel ont été développés pour étudier la libération de nanoparticules à partir de différents types de nanocomposites. La vitesse de perçage et taille de la mèche ont été modifiées dans les expériences. La distribution de taille des particules et leur concentration en nombre ont été mesurées par un SMPS et un miniature diffusion size classifier (DISCmini). Les distributions de nanoparticules dans les composites et les particules libérées ont été analysés par un TEM et un microscope électronique à balayage (SEM). Les tests de perçage ont libérés un plus grand nombre de particules que le sciage. Des vitesses de perçage plus rapide et les mèches plus grandes ont augmentés la génération de particules. Les charges de nanoparticules manufacturées dans les composites ne modifient pas leurs comportements de libération dans les expériences de perçage. Toutefois, le sciage différencie les niveaux de libération entre les composites et les échantillons blancs. De plus, les vapeurs de polymères ont été générées par la chaleur de sciage. La plupart des particules libérées sont des polymères contenant des nanoparticules ou sur leurs surface. Les résultats ont souligné l'importance du type de processus et paramètres pour déterminer la libération de nanoparticules de composites. Les émissions secondaires telles que les fumées polymères appellent à la nécessité d'évaluations de l'exposition et de risque pour de tels scénarios. Une revue systématique de la littérature sur le sujet de libérations de nanoparticules dans l'air dans les secteurs industriels et laboratoires de recherche a été effectuée. Des stratégies de recherche des informations pertinentes et de stockage ont été développées. Les mécanismes de libération, tels que la taille de particules d'aérosol et de leur concentration en nombre, ont été comparés pour différentes activités. La disponibilité de l'information contextuelle qui est pertinente pour l'estimation de l'exposition humaine a été évaluée. Il a été constaté que les données relatives à l'exposition ne sont pas toujours disponibles dans la littérature actuelle. Les propriétés des aérosols libérés semblent dépendre de la nature des activités. Des procédés à haute énergie ont tendance à générer des plus hauts niveaux de concentrations de particules dans les gammes de plus petite taille. Les résultats peuvent être utiles pour déterminer la priorité des procédés industriels pour l'évaluation les risques associés dans une approche à plusieurs niveaux. Pour l'évaluation de l'exposition, la disponibilité de l'information peut être améliorée par le développement d'une meilleure méthode de communication des données.

Presence of Leishmania RNA Virus 1 in Leishmania guyanensis Increases the Risk of First-Line Treatment Failure and Symptomatic Relapse.

Treatment failure and symptomatic relapse are major concerns in American tegumentary leishmaniasis (TL). Such complications are seen frequently in Leishmania guyanensis infections, in which patients respond variously to first-line antileishmanials and are more prone to develop chronic cutaneous leishmaniasis. The factors underlying this pathology, however, are unknown. Recently, we reported that a double-stranded RNA virus, Leishmania RNA virus 1 (LRV1), nested within L. guyanensis parasites is able to exacerbate experimental murine leishmaniasis by inducing a hyperinflammatory response. This report investigates the prevalence of LRV1 in human L. guyanensis infection and its effect on treatment efficacy, as well as its correlation to symptomatic relapses after the completion of first-line treatment. In our cohort of 75 patients with a diagnosis of primary localized American TL, the prevalence of LRV1-positive L. guyanensis infection was elevated to 58%. All patients infected with LRV1-negative L. guyanensis were cured after 1 dose (22 of 31 [71%]) or 2 doses (31 of 31 [100%]) of pentamidine. In contrast, 12 of 44 LRV1-positive patients (27%) presented with persistent infection and symptomatic relapse that required extended therapy and the use of second-line drugs. Finally, LRV1 presence was associated with a significant increase in levels of intra-lesional inflammatory markers. In conclusion, LRV1 status in L. guyanensis infection is significantly predictive (P = .0009) of first-line treatment failure and symptomatic relapse and has the potential to guide therapeutic choices in American TL.

Enhancement of human adipose-derived stem cell expansion and stability for clinical use

Co-culture techniques associating both dermal fibroblasts and epidermal keratinocytes have shown to have better clinical outcome than keratinocyte culture alone for the treatment of severe burns. Since fat grafting has been shown to improve scar remodelling, new techniques such as cell-therapy-assisted surgical reconstruction with isolated and expanded autologous adipose-derived stem cells (ASCs) would be of benefit to increase graft acceptation. Therefore, integrating ASCs into standardized procedures for cultured skin grafting could be of benefit for the patient if cell quality and quantity could be maintained. The purpose of this study was to evaluate ASC processing from adult tissue with simple isolation (without enzymatic steps), expansion (low density of 325-3,000 cells/cm2) and storage conditions to assure methods to enhance the cellular resistance when transferred back to the patient. Co-culture with cell-banked skin progenitor cells (FE002-SK2) showed an increase of 40-50% ASCs yield at high passages alongside with a better preservation of morphology, proper adipogenic and osteogenic differentiation and efficient biocompatibility with 3D collagen scaffolds. ASCs can be considered as a valuable additional cell source to be delivered in biological bandages to the patient in a need of tissue reconstruction such as burn patients.

Identification of molecular subtypes and gene expression patterns of breast cancer analysing RNA-seq data

Breast cancer is the most common diagnosed cancer and the leading cause of cancer death among females worldwide. It is considered a highly heterogeneous disease and it must be classified into more homogeneous groups. Hence, the purpose of this study was to classify breast tumors based on variations in gene expression patterns derived from RNA sequencing by using different class discovery methods. 42 breast tumors paired-samples were sequenced by Illumine Genome Analyzer and the data was analyzed and prepared by TopHat2 and htseq-count. As reported previously, breast cancer could be grouped into five main groups known as basal epithelial-like group, HER2 group, normal breast-like group and two Luminal groups with a distinctive expression profile. Classifying breast tumor samples by using PAM50 method, the most common subtype was Luminal B and was significantly associated with ESR1 and ERBB2 high expression. Luminal A subtype had ESR1 and SLC39A6 significant high expression, whereas HER2 subtype had a high expression of ERBB2 and CNNE1 genes and low luminal epithelial gene expression. Basal-like and normal-like subtypes were associated with low expression of ESR1, PgR and HER2, and had significant high expression of cytokeratins 5 and 17. Our results were similar compared with TGCA breast cancer data results and with known studies related with breast cancer classification. Classifying breast tumors could add significant prognostic and predictive information to standard parameters, and moreover, identify marker genes for each subtype to find a better therapy for patients with breast cancer.

Effect of adsorbed polyaniline on the thermal stability of iron and arsenic oxides

Iron and arsenic oxide grains are coated with the conducting organic polymer polyaniline. The obtained samples were characterized by infrared spectroscopy, SEM, conducting measurements and thermogravimetry. The thermal stability of both oxides are increased. For As2O3 the sublimation temperature is increased from 165ºC in the pure oxide to 206ºC in the polymer modified sample. The pure Fe3O4 sample exhibits sublimation at 780ºC whereas the polyaniline coated oxide is stable until at least 1000ºC.

Design and physicochemical stability studies of paediatric oral formulations of sildenafil

Personalized medicine is a challenging research area in paediatric treatments. Elaborating new paediatric formulations when no commercial forms are available is a common practice in pharmacy laboratories; among these, oral liquid formulations are the most common. But due to the lack of specialized equipment, frequently studies to assure the efficiency and safety of the final medicine cannot be carried out. Thus the purpose of this work was the development, characterization and stability evaluation of two oral formulations of sildenafil for the treatment of neonatal persistent pulmonary hypertension. After the establishment of a standard operating procedure (SOP) and elaboration, the physicochemical stability parameters appearance, pH, particle size, rheological behaviour and drug content of formulations were evaluated at three different temperatures for 90 days. Equally, prediction of long term stability, as well as, microbiological stability was performed. Formulations resulted in a suspension and a solution slightly coloured exhibiting fruity odour. Formulation I (suspension) exhibited the best physicochemical properties including Newtonian behaviour and uniformity of API content above 90% to assure an exact dosification process.

Use of the EPR technique to determine thermal stability of some humified organic substances found in soil organic-mineral fractions

In this work, using the EPR spectroscopy, we analysed the thermal stability of some organic-mineral compounds found in a Gleysoil from Rio Janeiro. It was observed a complete disappearance of the EPR signal around 600 °C for the < 2 µm fraction and a residual EPR signal of semiquinone free radical for the 2-20 µm and 20-53 µm fractions at the same temperature. Also, the experiments showed that the 2-20 µm fraction had a larger concentration of semiquinone free radical per g of carbon and a smaller line width indicated a larger humification of this fraction. This is an evidence that the soil organic matter of this fraction (2-20 µm) is more stable than the other ones.

Stability-indicating methods for quantitative determination of zidovudine and stavudine in capsules

Zidovudine (AZT) and stavudine (D4T) are nucleoside reverse transcriptase inhibitors extensively used in human immunodeficiency virus (HIV) infected patients. In order to evaluate the quality of these drugs, two stability indicating HPLC methods were developed. The validated methods were applied in quantitative determination of AZT, D4T and their induced degradation products in capsule preparations. The stability studies were conducted at controlled temperature and relative humidity conditions based on the International Conference on Harmonization stability studies protocol for Zone IV areas. Easy sample preparation and low-cost make these methods especially useful for quality control and stability studies of AZT and D4T in drug products.

Platinum Electrodeposition in an Ionic Liquid Analogue. Solvent Stability Monitoring

The use of ionic liquid analogues as solvents has increased in order to substitute the aqueous solvents in some applications in which the side reactions are undesirable. However these solvents prepared from the mixture in the eutectic proportion of species establishing hydrogen bonds are susceptible of electrochemical reactions. The study of platinum deposition on vitreous carbon in an ionic liquid analogue (2 urea: choli ne chloride) is presented; the electrochemical study has permitted to interpret the sequence of the metal deposition process and simultaneously to analyze the behavior of the ionic liquid analogue along the process. Reduction reactions of the solvent relat ed both to the electronation of choline and hydrogen formation have been detected. Different substrata have been used in order to test the possibility and the extent of these reactions depending on the nature of material. The results indicate that the feas ible electrochemical window of the substrate/solvent is highly dependent of the kind of substrate; the negative limit is tied by the massive hydrogen reaction, reaction enhanced by the electrocatalytic character of the substrate.

The effect of microfibrillated cellulose addition on drying shrinkage and dimensional stability of wood-free paper

Microfibrillated cellulose (MFC) is known to enhance strength properties of paper. Improved strength usually means increased bonding which is strongly connected to dimensional instability of paper. Dimensional instability is due to changes in moisture content of paper; when paper is moistened it expands and when dried, it shrinks. Hygroexpansion is linked to end-use problems and excessive drying shrinkage consumes strength potential. Effective use of materials requires controlling of these phenomena. There isn’t yet data concerning dimensional stability of papers containing MFC which restricts wider use of MFC. Main objective of the work was to evaluate dimensional stability of wood-free paper containing different amounts of MFC. Sheets were dried with different methods to see how drying strains effected on drying shrinkage and hygroexpansion. Also tensile strength was measured to find out the effect of MFC. Results were compared to sheets containing kraft fines and in some test points cationic starch was used alongside with MFC. MFC increased the dimensional instability of freely dried sheets. As the amounts of MFC increased the effects on dimensional stability became more severe. However the fineness of MFC didn’t play any important role. Both hygroexpansion and drying shrinkage were decreased with cationic starch addition. Prevention of drying shrinkage over powered the effects of additives on hygroexpansion. Tensile strength improved up till 7 % addition amount which could be set as the upper limit of MFC addition when paper preparation and tensile strength are concerned.

The stability of right- and left-handed alpha-helices as a function of monomer chirality

Poly-L-alanine forms stable right-handed alpha-helices, whereas Poly-D-alanine is stable as left-handed alpha helices.

Interferència mediada per RNA, una nova revolució genètica

Els RNA (o ARN, àcids ribonucleics) són biomolècules lineals de cadena senzilla, com un fil, formades per la unió seqüencial d'altres molècules més senzilles, els nucleòtids. Abans de la descoberta del fenòmen de RNAi es creia que el RNA era només un intermediari silenciós de la maquinària genètica, que transportava cegament les instruccions dels gens, en descodificava el missatge i el convertia en proteïnes, procés que es coneix amb el nom de flux d'informació genètica (del gen, que emmagatzema la informació i és format per ADN, a les proteïnes, que fan la feina especificada pel gen) [...].

Amphotericin B associated with triglyceride-rich nanoemulsion: stability studies and in vitro antifungal activity

Amphotericin B (AB) is the standard drug for invasive fungal infection therapy. It has a broad spectrum of activity and it is the best antifungal available against most yeasts and molds. Its therapeutic use, however, is limited by significant side effects, leading to a low therapeutic index when it is used as the traditional formulation (Fungizone®). Due to self-association, AB can form pores in cholesterol-containing membranes. We propose a triglyceride-rich nanoemulsion as a delivery system for AB in low levels of aggregation to reduce the toxicity against host cells.

Method validation and stability study of quercetin in topical emulsions

This study validated a high performance liquid chromatography (HPLC) method for the quantitative evaluation of quercetin in topical emulsions. The method was linear within 0.05 - 200 μg/mL range with a correlation coefficient of 0.9997, and without interference in the quercetin peak. The detection and quantitation limits were 18 and 29 ng/mL, respectively. The intra- and inter-assay precisions presented R.S.D. values lower than 2%. An average of 93% and 94% of quercetin was recovered for non-ionic and anionic emulsions, respectively. The raw material and anionic emulsion, but not non-ionic emulsion, were stable in all storage conditions for one year. The method reported is a fast and reliable HPLC technique useful for quercetin determination in topical emulsions.

Stability of antioxidants vitamins in bee pollen samples

This study evaluated the stability of vitamins C, E and β-carotene in six samples of bee pollen after their process, and in a one-year period of storage. After the pollen's process, there was a 67.1% increase for vitamin C (p <0.05), an 18.7% loss for vitamin E and 15.6% for β-carotene. Storage in freezer was the most efficient condition for the vitamins conservation; the loss in storage at room temperature (exposed or protected from light) was similar. Vitamin E appears to be better preserved during storage when compared to vitamin C and β-carotene.