Points quantiques : caractérisation et applications en sciences pharmaceutiques

L’imagerie médicale a longtemps été limitée à cause des performances médiocres des fluorophores organiques. Récemment la recherche sur les nanocristaux semi-conducteurs a grandement contribué à l’élargissement de la gamme d’applications de la luminescence dans les domaines de l’imagerie et du diagnostic. Les points quantiques (QDs) sont des nanocristaux de taille similaire aux protéines (2-10 nm) dont la longueur d’onde d’émission dépend de leur taille et de leur composition. Le fait que leur surface peut être fonctionnalisée facilement avec des biomolécules rend leur application particulièrement attrayante dans le milieu biologique. Des QDs de structure « coeur-coquille » ont été synthétisés selon nos besoins en longueur d’onde d’émission. Dans un premier article nous avons modifié la surface des QDs avec des petites molécules bi-fonctionnelles portant des groupes amines, carboxyles ou zwitterions. L’effet de la charge a été analysé sur le mode d’entrée des QDs dans deux types cellulaires. À l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques spécifiques à certains modes d’internalisation, nous avons déterminé le mode d’internalisation prédominant. L’endocytose par les radeaux lipidiques représente le mode d’entrée le plus employé pour ces QDs de tailles similaires. D’autres modes participent également, mais à des degrés moindres. Des disparités dans les modes d’entrée ont été observées selon le ligand de surface. Nous avons ensuite analysé l’effet de l’agglomération de différents QDs sur leur internalisation dans des cellules microgliales. La caractérisation des agglomérats dans le milieu de culture cellulaire a été faite par la technique de fractionnement par couplage flux-force (AF4) associé à un détecteur de diffusion de la lumière. En fonction du ligand de surface et de la présence ou non de protéines du sérum, chacun des types de QDs se sont agglomérés de façon différente. À l'aide d’inhibiteur des modes d’internalisation, nous avons corrélé les données de tailles d’agglomérats avec leur mode d’entrée cellulaire. Les cellules microgliales sont les cellules immunitaires du système nerveux central (CNS). Elles répondent aux blessures ou à la présence d’inflammagènes en relâchant des cytokines pro-inflammatoires. Une inflammation non contrôlée du CNS peut conduire à la neurodégénérescence neuronale et est souvent observée dans les cas de maladies chroniques. Nous nous sommes intéressés au développement d’un nanosenseur pour mesurer des biomarqueurs du début de l’inflammation. Les méthodes classiques pour étudier l’inflammation consistent à mesurer le niveau de protéines ou molécules relâchées par les cellules stressées (par exemple monoxyde d’azote, IL-1β). Bien que précises, ces méthodes ne mesurent qu’indirectement l’activité de la caspase-1, responsable de la libération du l’IL-1β. De plus ces méthode ne peuvent pas être utilisées avec des cellules vivantes. Nous avons construit un nanosenseur basé sur le FRET entre un QD et un fluorophore organique reliés entre eux par un peptide qui est spécifiquement clivé par la caspase-1. Pour induire l’inflammation, nous avons utilisé des molécules de lipopolysaccharides (LPS). La molécule de LPS est amphiphile. Dans l’eau le LPS forme des nanoparticules, avec des régions hydrophobes à l’intérieure. Nous avons incorporé des QDs dans ces régions ce qui nous a permis de suivre le cheminement du LPS dans les cellules microgliales. Les LPS-QDs sont internalisés spécifiquement par les récepteurs TLR-4 à la surface des microglies. Le nanosenseur s’est montré fonctionnel dans la détermination de l’activité de la caspase-1 dans cellules microgliales activées par le LPS. Éventuellement, le senseur permettrait d’observer en temps réel l’effet de thérapies ciblant l’inflammation, sur l’activité de la caspase-1.

Unfolded singularities of analytic differential equations

La thèse est composée d’un chapitre de préliminaires et de deux articles sur le sujet du déploiement de singularités d’équations différentielles ordinaires analytiques dans le plan complexe. L’article Analytic classification of families of linear differential systems unfolding a resonant irregular singularity traite le problème de l’équivalence analytique de familles paramétriques de systèmes linéaires en dimension 2 qui déploient une singularité résonante générique de rang de Poincaré 1 dont la matrice principale est composée d’un seul bloc de Jordan. La question: quand deux telles familles sontelles équivalentes au moyen d’un changement analytique de coordonnées au voisinage d’une singularité? est complètement résolue et l’espace des modules des classes d’équivalence analytiques est décrit en termes d’un ensemble d’invariants formels et d’un invariant analytique, obtenu à partir de la trace de la monodromie. Des déploiements universels sont donnés pour toutes ces singularités. Dans l’article Confluence of singularities of non-linear differential equations via Borel–Laplace transformations on cherche des solutions bornées de systèmes paramétriques des équations non-linéaires de la variété centre de dimension 1 d’une singularité col-noeud déployée dans une famille de champs vectoriels complexes. En général, un système d’ÉDO analytiques avec une singularité double possède une unique solution formelle divergente au voisinage de la singularité, à laquelle on peut associer des vraies solutions sur certains secteurs dans le plan complexe en utilisant les transformations de Borel–Laplace. L’article montre comment généraliser cette méthode et déployer les solutions sectorielles. On construit des solutions de systèmes paramétriques, avec deux singularités régulières déployant une singularité irrégulière double, qui sont bornées sur des domaines «spirals» attachés aux deux points singuliers, et qui, à la limite, convergent vers une paire de solutions sectorielles couvrant un voisinage de la singularité confluente. La méthode apporte une description unifiée pour toutes les valeurs du paramètre.

La méthadone permet-elle de sortir du monde de la drogue? : points de vue de personnes inscrites aux programmes de substitution

Deux paradigmes se côtoient dans le traitement de la dépendance au Québec. Tout d’abord, il y a le paradigme de l’abstinence avec un modèle d’intervention souvent basé sur les Alcooliques Anonymes. Avec ce modèle, l’alcoolisme (ou la toxicomanie) est défini comme une maladie. En ce qui a trait à la réduction des méfaits, cette dernière vise la réduction des effets néfastes de l’usage de drogues plutôt que l’élimination de leur usage (Brisson, 1997). Nous nous sommes intéressés à une intervention inscrite dans ce paradigme soit le programme de substitution à la méthadone. Cette étude avait comme but de connaître les perceptions de personnes inscrites à ce programme, comprendre comment est vécu le rétablissement à travers la participation au programme et connaître les perceptions de ces personnes en ce qui a trait aux conséquences de la dépendance. Un cadre théorique s’inscrivant dans la perspective de l’interactionnisme symbolique a été choisi. Plus précisément, les processus de transformations normatives de Maria Caiata Zufferey, la théorie de l’étiquetage d’Howard Becker et le concept de stigmate d’Erving Goffman ont été retenus. Ensuite, dix entrevues semi-dirigées auprès d’hommes et de femmes majeures inscrites à un programme de substitution à la méthadone ont été réalisées. En ce qui a trait au chapitre portant sur les résultats, il a mis en lumière différents rapports à la méthadone vécus par les participants. Pour ce faire, trois figures construites à l’aide de l’analyse typologique ont été développées. Il ressort que pour certaines personnes, la méthadone fut décrite comme un substitut nécessaire, pour d’autres, elle correspondait à une aide dont ils veulent se débarrasser et pour une minorité, elle suscitait de l’ambivalence. En définitive, bien que la substitution demeure le traitement de choix pour la dépendance aux opioïdes, il est difficile de parler de sortie du monde de la drogue à l’aide de la méthadone puisque ce traitement apparaît comme étant presque aussi stigmatisé que la dépendance à l’héroïne (Lauzon, 2011). À première vue, la méthadone permet de prendre une distance avec le monde de la drogue (l’argent facile, les vols, la prostitution) et permet de se reconstruire une existence sur la base de repères stables, mais à bien considérer les choses, elle confine les personnes interrogées dans une situation d’ambivalence puisqu’elle les rattache à une identité de toxicomane. Mots-clés : dépendance, programme de substitution à la méthadone, perception, participant, réduction des méfaits, stigmatisation.

Étude qualitative sur l'intégration en milieu de garde d'enfants adoptés de l'international : points de vue des parents et des éducatrices

La recherche sur les enfants de l’adoption internationale porte le plus souvent sur le rattrapage développemental, les troubles de l’attachement et la surreprésentation des enfants adoptés dans les services d’éducation spécialisée. Ces études incluent des enfants d’âge scolaire et adoptent une perspective quantitative. Peu d’auteurs se sont penchés sur les enfants d’âge préscolaire et il n’existe à notre connaissance aucune étude qualitative permettant d’explorer l’intégration de l’enfant de l’adoption internationale dans son milieu de garde. S’inscrivant dans une logique exploratoire descriptive, la présente thèse vise à donner la parole aux parents et aux éducatrices, premiers responsables de l’intégration de l’enfant au milieu de garde, afin d’obtenir des données sur leurs perceptions et leurs recommandations. Des entrevues individuelles semi-structurées sont réalisées avec 12 familles adoptantes et les 12 éducatrices des enfants. Les parents sont recrutés par l’intermédiaire des associations québécoises de parents adoptants, du journal Montréal pour enfants, d’un blogue sur l’adoption internationale et auprès de la direction d’une garderie. Une démarche d’analyse qualitative inductive, inspirée de la théorisation ancrée est employée pour analyser l’opinion des parents et de l’éducatrice d’un même enfant dans un premier temps puis dans un deuxième temps, selon leurs groupes d’appartenance respectifs. L’analyse des données relatives à l’expérience subjective d’intégrer un enfant en garderie permet de faire ressortir douze thèmes : contexte antérieur à l’arrivée de l’enfant, appréhensions des parents, premiers contacts, demandes spéciales, moments de vie en garderie, développement et spécificité de l’enfant adopté, comportements particuliers, intervention auprès de l’enfant en crise, nouvelles perspectives pour l’éducatrice et éléments de satisfaction et d’insatisfaction des parents. Une importante proportion d’éducatrices considère que l’enfant adopté de l’international ne présente aucun besoin particulier et que son intégration se vit de la même façon que pour tout autre enfant. Cette opinion n’est pas partagée par un groupe restreint d’éducatrices qui, comme les parents adoptifs, ont une expérience personnelle de l’adoption. La thèse se termine par une discussion sur les façons de contribuer à des meilleures pratiques en milieu de garde afin de favoriser l’intégration des enfants de l’adoption internationale.

Étude du maximum et des hauts points de la marche aléatoire branchante inhomogène et du champ libre gaussien inhomogène

Voir la bibliographie du mémoire pour les références du résumé. See the thesis`s bibliography for the references in the summary.

Nanotoxicité des points quantiques : étude in vitro chez les cellules épithéliales alvéolaires humaines A549

Les nanoparticules (NPs) sont définies comme des particules ayant au moins une dimension comprise entre 1 à 100 nanomètres. Plusieurs études in vitro et in vivo indiquent que les NPs pourraient constituer un risque potentiel pour la santé des personnes les synthétisant ou les manipulant lors de leur incorporation dans d’autres matériaux. La nanotoxicologie est un domaine de recherche émergeant. Les propriétés physico-chimiques particulières des NPs sont responsables d’interférences non spécifiques entre les nanomatériaux et certains des composants des essais in vitro pouvant mener à de faux résultats. L’inhalation a été identifiée comme une voie d’exposition présentant un risque important de toxicité. Dans le cadre de ce projet, nous avons utilisé la lignée de cellules épithéliales alvéolaires humaines, A549. Nous avons étudié chez cette lignée les conséquences de l’exposition aux points quantiques (PQs), NPs d’intérêt pour leurs applications potentielles en médecine (nanovecteur ou nanosonde). La mise au point des conditions expérimentales (interférence entre l’essai LDH et le milieu de culture) a permis de valider les essais de cytotoxicité MTS et LDH en présence des PQs. Nous avons montré que les PQs présentaient une cytotoxicité à court et long terme, et nous avons par la suite étudié un des mécanismes de toxicité potentielle, la mesure du cadmium (Cd2+) libéré des PQs. Nous avons déterminé que la mesure du Cd2+ comportait plusieurs interférences qui invalident cet essai. En conclusion, notre étude a permis d’identifier des interférences qui remettent en question plusieurs conclusions d’études publiées qui n’ont pas vérifié l’existence de telles interférences.

Entre répression et protection : l'Agence des services frontaliers du Canada (ASFC) et la traite de personnes migrantes au Québec : points de vue des agents de l'ASFC et d'intervenants auprès de victimes migrantes

Des lois sont adoptées, des politiques implantées, des centaines de milliers de dollars investis dans la formation des employés, et puis ? Cette recherche de type exploratoire tente de jeter la lumière sur ce qui se passe actuellement dans les points d'entrée canadiens situés au Québec en matière de lutte contre la traite de personnes migrantes et de présenter, s'il y a lieu, les incohérences entre l'engagement du Canada à lutter contre la traite de personnes et les pratiques des agents des services frontaliers du Canada sur le terrain. Pour ce faire, nous avons interviewé sept agents des services frontaliers du Canada travaillant à l'Aéroport international Pierre-Elliott-Trudeau de Montréal, quatrième poste frontalier aéroportuaire en importance au Canada et premier au Québec, afin d'en apprendre davantage sur les connaissances ainsi que sur les expériences de ceux-ci en matière de traite de personnes migrantes. Nous avons aussi rencontré quatre intervenants venant en aide aux victimes migrantes de la traite de personnes au Québec, principalement dans la région de Montréal, dans le but d'en savoir un peu plus sur l'expérience des victimes en lien avec l'Agence des services frontaliers du Canada et les impacts de ces expériences sur celles-ci. Si les agents interviewés semblent avoir une assez bonne idée, même si celle-ci paraît largement influencée par les médias, de ce qu'est la traite de personnes migrantes, rares sont ceux qui, dans le cadre de leurs fonctions, ont une expérience pratique auprès des victimes. L'absence de formation substantielle et continue, la perception du rôle de l'ASFC par ses agents ainsi que le manque de leadership de la direction en ce qui a trait à la traite de personnes migrantes semblent être des accrocs majeurs à la volonté politique du gouvernement canadien, plus particulièrement de l'Agence des services frontaliers du Canada, de combattre la traite de personnes migrantes sur son propre territoire. Les obstacles sont nombreux dans la lutte contre la traite de personnes aux frontières canadiennes et représentent un défi de taille à la fois complexe et compliqué. Une approche centrée sur la prévention et une plus grande sensibilisation des agents des services frontaliers du Canada proposent un début de solution.

Advances in scaling deep learning algorithms

Les algorithmes d'apprentissage profond forment un nouvel ensemble de méthodes puissantes pour l'apprentissage automatique. L'idée est de combiner des couches de facteurs latents en hierarchies. Cela requiert souvent un coût computationel plus elevé et augmente aussi le nombre de paramètres du modèle. Ainsi, l'utilisation de ces méthodes sur des problèmes à plus grande échelle demande de réduire leur coût et aussi d'améliorer leur régularisation et leur optimization. Cette thèse adresse cette question sur ces trois perspectives. Nous étudions tout d'abord le problème de réduire le coût de certains algorithmes profonds. Nous proposons deux méthodes pour entrainer des machines de Boltzmann restreintes et des auto-encodeurs débruitants sur des distributions sparses à haute dimension. Ceci est important pour l'application de ces algorithmes pour le traitement de langues naturelles. Ces deux méthodes (Dauphin et al., 2011; Dauphin and Bengio, 2013) utilisent l'échantillonage par importance pour échantilloner l'objectif de ces modèles. Nous observons que cela réduit significativement le temps d'entrainement. L'accéleration atteint 2 ordres de magnitude sur plusieurs bancs d'essai. Deuxièmement, nous introduisont un puissant régularisateur pour les méthodes profondes. Les résultats expérimentaux démontrent qu'un bon régularisateur est crucial pour obtenir de bonnes performances avec des gros réseaux (Hinton et al., 2012). Dans Rifai et al. (2011), nous proposons un nouveau régularisateur qui combine l'apprentissage non-supervisé et la propagation de tangente (Simard et al., 1992). Cette méthode exploite des principes géometriques et permit au moment de la publication d'atteindre des résultats à l'état de l'art. Finalement, nous considérons le problème d'optimiser des surfaces non-convexes à haute dimensionalité comme celle des réseaux de neurones. Tradionellement, l'abondance de minimum locaux était considéré comme la principale difficulté dans ces problèmes. Dans Dauphin et al. (2014a) nous argumentons à partir de résultats en statistique physique, de la théorie des matrices aléatoires, de la théorie des réseaux de neurones et à partir de résultats expérimentaux qu'une difficulté plus profonde provient de la prolifération de points-selle. Dans ce papier nous proposons aussi une nouvelle méthode pour l'optimisation non-convexe.

Comparaison de la perception de la douleur entre le traitement orthodontique avec Invisalign® et le traitement avec fils et boîtiers fixes

Introduction : L’inconfort causé par les appareils orthodontiques peut significativement affecter la coopération des patients dans leur traitement. La douleur, ainsi que la détérioration de la fonction (mastication, élocution) sont reconnus comme les déterminants majeurs de la coopération des patients traités par appareils amovibles. Invisalign® se positionne comme une alternative esthétique aux multiples inconforts observés lors des traitements fixes avec boîtiers. À ce jour, peu d’études ont cherché à comparer la douleur (quantitativement et qualitativement) perçue entre cette technique et celle avec boîtiers fixes sur une longue période. Objectif : L’objectif de la présente étude est d’évaluer la douleur ressentie par les patients qui suivent un traitement orthodontique avec coquilles correctrices Invisalign® et de la comparer avec celle des patients qui suivent un traitement orthodontique conventionnel avec des boîtiers fixes. Matériels et Méthodes: L’étude compte 70 patients (29 garçons, 41 filles), moyenne d’âge de 16 ans [11 à 30]. Les trois sous-groupes sont Invisalign® (n=31), boîtiers Damon (n=19) et boîtiers Speed (n=20). Les groupes avec boîtiers (Damon et Speed) sont les 2 groupes de l’étude menée au sein de la clinique d’Orthodontie de l’Université de Montréal en 2011 qui comparait la perception de la douleur durant le traitement orthodontique entre boîtiers auto-ligaturants passifs et actifs. L’étude a été organisée en 4 phases correspondant à l’insertion des 4 premiers fils pour les groupes avec boîtiers (Phase 1: 0,016" Supercable, Phase 2: 0,016" CuNiTi, Phase 3: 0,016"x0,022" CuNiTi, Phase 4: 0,019"x0,025" CuNiTi) et à l’insertion des coquilles 1, 4, 7 et 10 pour le groupe Invisalign®. À l’aide d’un questionnaire, l’étude évalue pour chaque phase l’ampleur (grâce à une échelle visuelle analogue EVA), la durée et la localisation de la douleur à 6 différents points (T1: immédiatement après l’insertion, T2: 5h après, T3: 24h après, T4: 3 jours après, T5: une semaine après, T6: 2 semaines après). Résultats: À T1Ph3 le pourcentage de patients rapportant de la douleur était plus élevé avec Damon qu’avec Invisalign® (p=0,032) (Damon=55,6% ; Invisalign®=23,3%) mais il n’y avait pas de différence avec le groupe Speed (p=0,114). Les patients avec Invisalign® rapportaient significativement moins d’irritation des tissus mous (muqueuses, gencives) que les patients avec des boîtiers. Pour les résultats des EVA, les différences étaient statistiquement significatives à 2 temps : T3Ph1 (Médiane Invisalign®=33,31, Médiane Speed=49,47; p=0,025) et T3Ph4 (Médiane Invisalign®=13,15, Médiane Damon=27,28; p=0,014). Pour la majorité des patients la douleur ne nécessitait pas la prise de médicament et il n’y avait pas de différence significative entre les groupes sur ce point. La qualité de vie était légèrement affectée lors de la première phase et moindrement pour le groupe Invisalign® que pour les groupes avec boîtiers. Pour les patients Invisalign®, la douleur atteignait son niveau le plus élevé entre 5 et 24 heures après l’insertion de la première coquille, et diminuait en intensité et en durée à chaque phase. Conclusion: La perception de la douleur lors d’un traitement orthodontique avec Invisalign® est inférieure à celle ressentie lors d’un traitement avec des boîtiers fixes. Cette méthode de traitement est donc une thérapie attirante pour les patients désirant un traitement esthétique et relativement confortable.

Détection de mouvement par modèle biologique de fusion de donnée inspiré de la rétine humaine

Ce mémoire s'intéresse à la détection de mouvement dans une séquence d'images acquises à l'aide d'une caméra fixe. Dans ce problème, la difficulté vient du fait que les mouvements récurrents ou non significatifs de la scène tels que les oscillations d'une branche, l'ombre d'un objet ou les remous d'une surface d'eau doivent être ignorés et classés comme appartenant aux régions statiques de la scène. La plupart des méthodes de détection de mouvement utilisées à ce jour reposent en fait sur le principe bas-niveau de la modélisation puis la soustraction de l'arrière-plan. Ces méthodes sont simples et rapides mais aussi limitées dans les cas où l'arrière-plan est complexe ou bruité (neige, pluie, ombres, etc.). Cette recherche consiste à proposer une technique d'amélioration de ces algorithmes dont l'idée principale est d'exploiter et mimer deux caractéristiques essentielles du système de vision humain. Pour assurer une vision nette de l’objet (qu’il soit fixe ou mobile) puis l'analyser et l'identifier, l'œil ne parcourt pas la scène de façon continue, mais opère par une série de ``balayages'' ou de saccades autour (des points caractéristiques) de l'objet en question. Pour chaque fixation pendant laquelle l'œil reste relativement immobile, l'image est projetée au niveau de la rétine puis interprétée en coordonnées log polaires dont le centre est l'endroit fixé par l'oeil. Les traitements bas-niveau de détection de mouvement doivent donc s'opérer sur cette image transformée qui est centrée pour un point (de vue) particulier de la scène. L'étape suivante (intégration trans-saccadique du Système Visuel Humain (SVH)) consiste ensuite à combiner ces détections de mouvement obtenues pour les différents centres de cette transformée pour fusionner les différentes interprétations visuelles obtenues selon ses différents points de vue.

Points de vue de femmes incarcérées dans des établissements fédéraux concernant les impacts du contexte carcéral sur leur trajectoire de consommation de drogues

La consommation de substances psychoactives (SPA) chez les femmes détenues ne fait que très rarement l’objet de recherches. Pourtant, l’usage de SPA chez les femmes judiciarisées avant leur incarcération est fréquent. Le matériel qualitatif traité dans le cadre de cet article de même que les analyses qui en découlent visent à améliorer notre compréhension des trajectoires de consommation des femmes incarcérées et à aborder des dimensions essentielles de la vie de ces femmes qui méritent d’être mieux comprises des intervenants et des chercheurs. À partir d’une recherche à devis mixte s’intéressant aux trajectoires de consommation des femmes détenues (avant et pendant l’incarcération) dans cinq établissements carcéraux du Canada, trois thèmes reliés à l’expérience d’enfermement carcéral en rapport avec la consommation de drogues ont émergé des discours : le moment charnière, la trêve, les blâmes. L’exercice fut réalisé à partir des propos de 38 femmes ayant à la fois affirmé éprouver un quelconque problème avec l’alcool ou une autre drogue avant leur incarcération et ayant abordé spontanément la question de l’effet de l’incarcération sur leur cheminement en regard de la consommation.

Stressors and turning points in high school and dropout : a stress process, life course framework

High school dropout is commonly seen as the result of a long-term process of failure and disengagement. As useful as it is, this view has obscured the heterogeneity of pathways leading to dropout. Research suggests, for instance, that some students leave school not as a result of protracted difficulties but in response to situations that emerge late in their schooling careers, such as health problems or severe peer victimization. Conversely, others with a history of early difficulties persevere when their circumstances improve during high school. Thus, an adequate understanding of why and when students drop out requires a consideration of both long-term vulnerabilities and proximal disruptive events and contingencies. The goal of this review is to integrate long-term and immediate determinants of dropout by proposing a stress process, life course model of dropout. This model is also helpful for understanding how the determinants of dropout vary across socioeconomic conditions and geographical and historical contexts.

Fixed bed reactor performance of invertase immobilized on montmorillonite

Invertase was immobilized on acid activated montmorillonite via two independent procedures, adsorption and covalent binding. The immobilized enzymes were characterized by XRD, NMR and N2 adsorption measurements and their activity was tested in a fixed bed reactor. XRD revealed that the enzyme was situated on the periphery of the clay and the side chains of different amino acid residues were involved in intercalation with the clay matrix. NMR demonstrated that tetrahedral Al was linked to the enzyme during adsorption and the octahedral Al was involved during covalent binding. Secondary interaction of the enzyme with Al was also observed. N2 adsorption studies showed that covalent binding of enzymes caused pore blockage since the highly polymeric species were located at the pore entrance. The fixed bed reactor proved to be efficient for the immobilized invertase. The optimum pH and pH stability improved upon immobilization. The kinetic parameters calculated also showed an enhanced efficiency of the immobilized systems. They could be used continuously for long period. Covalently bound invertase demonstrated greater operational stability.

Glucoamylase immobilized on montmorillonite: Synthesis, characterization and starch hydrolysis activity in a fixed bed reactor

Glucoamylase from Aspergillus Niger was immobilized on montmorillonite clay (K-10) by two procedures, adsorption and covalent binding. The immobilized enzymes were characterized using XRD, surface area measurements and 27Al MAS NMR and the activity of the immobilized enzymes for starch hydrolysis was tested in a fixed bed reactor (FBR). XRD shows that enzyme intercalates into the inter-lamellar space of the clay matrix with a layer expansion up to 2.25 nm. Covalently bound glucoamylase demonstrates a sharp decrease in surface area and pore volume that suggests binding of the enzyme at the pore entrance. NMR studies reveal the involvement of octahedral and tetrahedral Al during immobilization. The performance characteristics in FBR were evaluated. Effectiveness factor (η) for FBR is greater than unity demonstrating that activity of enzyme is more than that of the free enzyme. The Michaelis constant (Km) for covalently bound glucoamylase was lower than that for free enzyme, i.e., the affinity for substrate improves upon immobilization. This shows that diffusional effects are completely eliminated in the FBR. Both immobilized systems showed almost 100% initial activity after 96 h of continuous operation. Covalent binding demonstrated better operational stability.