Liquid-vapor interfaces of patchy colloids

We investigate the liquid-vapor interface of a model of patchy colloids. This model consists of hard spheres decorated with short-ranged attractive sites ("patches") of different types on their surfaces. We focus on a one-component fluid with two patches of type A and nine patches of type B (2A9B colloids), which has been found to exhibit reentrant liquid-vapor coexistence curves and very low-density liquid phases. We have used the density-functional theory form of Wertheim's first-order perturbation theory of association, as implemented by Yu and Wu [J. Chem. Phys. 116, 7094 (2002)], to calculate the surface tension, and the density and degree of association profiles, at the liquid-vapor interface of our model. In reentrant systems, where AB bonds dominate, an unusual thickening of the interface is observed at low temperatures. Furthermore, the surface tension versus temperature curve reaches a maximum, in agreement with Bernardino and Telo da Gama's mesoscopic Landau-Safran theory [Phys. Rev. Lett. 109, 116103 (2012)]. If BB attractions are also present, competition between AB and BB bonds gradually restores the monotonic temperature dependence of the surface tension. Lastly, the interface is "hairy," i.e., it contains a region where the average chain length is close to that in the bulk liquid, but where the density is that of the vapor. Sufficiently strong BB attractions remove these features, and the system reverts to the behavior seen in atomic fluids.

PV systems linked to the grid: parameter identification with a heuristic procedure

This paper focuses on a PV system linked to the electric grid by power electronic converters, identification of the five parameters modeling for photovoltaic systems and the assessment of the shading effect. Normally, the technical information for photovoltaic panels is too restricted to identify the five parameters. An undemanding heuristic method is used to find the five parameters for photovoltaic systems, requiring only the open circuit, maximum power, and short circuit data. The I- V and the P- V curves for a monocrystalline, polycrystalline and amorphous photovoltaic systems are computed from the parameters identification and validated by comparison with experimental ones. Also, the I- V and the P- V curves under the effect of partial shading are obtained from those parameters. The modeling for the converters emulates the association of a DC-DC boost with a two-level power inverter in order to follow the performance of a testing commercial inverter employed on an experimental system. © 2015 Elsevier Ltd.

Analysis of the Respiratory Dynamics During Normal Breathing by Means of Pseudophase Plots and Pressure–Volume Loops

This paper reports on the analysis of tidal breathing patterns measured during noninvasive forced oscillation lung function tests in six individual groups. The three adult groups were healthy, with prediagnosed chronic obstructive pulmonary disease, and with prediagnosed kyphoscoliosis, respectively. The three children groups were healthy, with prediagnosed asthma, and with prediagnosed cystic fibrosis, respectively. The analysis is applied to the pressure-volume curves and the pseudophase-plane loop by means of the box-counting method, which gives a measure of the area within each loop. The objective was to verify if there exists a link between the area of the loops, power-law patterns, and alterations in the respiratory structure with disease. We obtained statistically significant variations between the data sets corresponding to the six groups of patients, showing also the existence of power-law patterns. Our findings support the idea that the respiratory system changes with disease in terms of airway geometry and tissue parameters, leading, in turn, to variations in the fractal dimension of the respiratory tree and its dynamics.

Hydrogen evolution on nanostructured Ni-Cu foams

Three-dimensional (3D) nickel-copper (Ni-Cu) nanostructured foams were prepared by galvanostatic electrodeposition, on stainless steel substrates, using the dynamic hydrogen bubble template. These foams were tested as electrodes for the hydrogen evolution reaction (HER) in 8 M KOH solutions. Polarisation curves were obtained for the Ni-Cu foams and for a solid Ni electrode, in the 25-85 degrees C temperature range, and the main kinetic parameters were determined. It was observed that the 3D foams have higher catalytic activity than pure Ni. HER activation energies for the Ni-Cu foams were lower (34-36 kJ mol(-1)) than those calculated for the Ni electrode (62 kJ mol(-1)). The foams also presented high stability for HER, which makes them potentially attractive cathode materials for application in industrial alkaline electrolysers.

Predicting Xerostomia induced by IMRT treatments: A logistic regression approach

Radiotherapy is one of the main treatments used against cancer. Radiotherapy uses radiation to destroy cancerous cells trying, at the same time, to minimize the damages in healthy tissues. The planning of a radiotherapy treatment is patient dependent, resulting in a lengthy trial and error procedure until a treatment complying as most as possible with the medical prescription is found. Intensity Modulated Radiation Therapy (IMRT) is one technique of radiation treatment that allows the achievement of a high degree of conformity between the area to be treated and the dose absorbed by healthy tissues. Nevertheless, it is still not possible to eliminate completely the potential treatments’ side-effects. In this retrospective study we use the clinical data from patients with head-and-neck cancer treated at the Portuguese Institute of Oncology of Coimbra and explore the possibility of classifying new and untreated patients according to the probability of xerostomia 12 months after the beginning of IMRT treatments by using a logistic regression approach. The results obtained show that the classifier presents a high discriminative ability in predicting the binary response “at risk for xerostomia at 12 months”

From weak Allee effect to no Allee effect in Richards’ growth models

Population dynamics have been attracting interest since many years. Among the considered models, the Richards’ equations remain one of the most popular to describe biological growth processes. On the other hand, Allee effect is currently a major focus of ecological research, which occurs when positive density dependence dominates at low densities. In this chapter, we propose the dynamical study of classes of functions based on Richards’ models describing the existence or not of Allee effect. We investigate bifurcation structures in generalized Richards’ functions and we look for the conditions in the (β, r) parameter plane for the existence of a weak Allee effect region. We show that the existence of this region is related with the existence of a dovetail structure. When the Allee limit varies, the weak Allee effect region disappears when the dovetail structure also disappears. Consequently, we deduce the transition from the weak Allee effect to no Allee effect to this family of functions. To support our analysis, we present fold and flip bifurcation curves and numerical simulations of several bifurcation diagrams.

Symbolic dynamics and big bang bifurcation in Weibull-Gompertz-Fréchet's growth models

In this paper, motivated by the interest and relevance of the study of tumor growth models, a central point of our investigation is the study of the chaotic dynamics and the bifurcation structure of Weibull-Gompertz-Fréchet's functions: a class of continuousdefined one-dimensional maps. Using symbolic dynamics techniques and iteration theory, we established that depending on the properties of this class of functions in a neighborhood of a bifurcation point PBB, in a two-dimensional parameter space, there exists an order regarding how the infinite number of periodic orbits are born: the Sharkovsky ordering. Consequently, the corresponding symbolic sequences follow the usual unimodal kneading sequences in the topological ordered tree. We verified that under some sufficient conditions, Weibull-Gompertz-Fréchet's functions have a particular bifurcation structure: a big bang bifurcation point PBB. This fractal bifurcations structure is of the so-called "box-within-a-box" type, associated to a boxe ω1, where an infinite number of bifurcation curves issues from. This analysis is done making use of fold and flip bifurcation curves and symbolic dynamics techniques. The present paper is an original contribution in the framework of the big bang bifurcation analysis for continuous maps.

Explosion birth and extinction: Double big bang bifurcations and Allee effect in Tsoularis-Wallace's growth models

This work concerns dynamics and bifurcations properties of a new class of continuous-defined one-dimensional maps: Tsoularis-Wallace's functions. This family of functions naturally incorporates a major focus of ecological research: the Allee effect. We provide a necessary condition for the occurrence of this phenomenon of extinction. To establish this result we introduce the notions of Allee's functions, Allee's effect region and Allee's bifurcation curve. Another central point of our investigation is the study of bifurcation structures for this class of functions, in a three-dimensional parameter space. We verified that under some sufficient conditions, Tsoularis-Wallace's functions have particular bifurcation structures: the big bang and the double big bang bifurcations of the so-called "box-within-a-box" type. The double big bang bifurcations are related to the existence of flip codimension-2 points. Moreover, it is verified that these bifurcation cascades converge to different big bang bifurcation curves, where for the corresponding parameter values are associated distinct kinds of boxes. This work contributes to clarify the big bang bifurcation analysis for continuous maps and understand their relationship with explosion birth and extinction phenomena.

Bioatividade de Líquidos Iónicos derivados do Ácido Valpróico em bactérias Gram-negativa

Os Líquidos Iónicos (LIs) são sais orgânicos constituídos exclusivamente por iões e possuem pontos de fusão inferiores a 100ºC. As suas propriedades únicas e o facto de ser possível ajustar as suas propriedades físicas, químicas e biológicas, de acordo com o objetivo pretendido, tornam esta classe de compostos, um grande objeto de estudo de inúmeros investigadores. Desde os inícios da sua aplicação até à atualidade, a investigação nesta área expandiu o seu raio de ação, estando já descrito o seu potencial como agentes antimicrobianos e, mais recentemente, como compostos farmacêuticos ativos. Atualmente muitas das suas aplicações são baseadas nas suas propriedades biológicas. Esta Tese teve como objetivo avaliar a influência que os LIs podem exercer a nível do crescimento bacteriano e estudar alternativas de combater a resistência bacteriana. Todos os LIs utilizados neste trabalho tinham como anião o ácido valpróico, sendo utilizados catiões orgânicos de amónio e de imidazólio. Foram utilizadas 4 bactérias e avaliou-se a atividade biológica e a respetiva taxa de crescimento. O estudo da sua atividade biológica foi feito através da determinação da Concentração Mínima Inibitória (CMI) e a análise das suas curvas de crescimentos na presença e ausência de composto. Com este trabalho foi possível verificar que dentro dos compostos em estudo, LIs derivados do valproato, o Valproato com o cetilperidínio [valp] [cetylpir] foi o que influenciou o crescimento de todas as bactérias estudadas. Este estudo demonstrou o potencial antibacteriano de alguns compostos, podendo desta forma vir a ser utilizados para fins farmacêuticos

Modulação do estado redox em bactérias por quinoxalinas

As quinoxalinas são compostos heterocíclicos que têm, entre outras, capacidades antimicrobianas, inclusivamente contra bactérias resistentes aos antimicrobianos convencionais. Os mecanismos pelos quais estes compostos exercem a sua atividade ainda não está completamente esclarecido. O objetivo do presente estudo é avaliar o efeito redox em sinergismo/antagonismo com as quinoxalinas em modelos de bactérias com e sem resistências a antimicrobianos. No que se refere aos compostos foram utilizados a quinoxalina 1,4-dióxido (QNX), 2-metil-3-benzilquinoxalina-1,4-dióxido (2M3BQNX), 2-metilquinoxalina-1,4-dióxido (2MQNX) e a 2-amino-3-cianoquinoxalina-1,4-dióxido (2A3CQNX). Quanto aos modelos procariotas, foram utilizados a Salmonella enterica, Klebsiella pneumoniae, Enterococcus faecalis, Staphylococcus saprophyticus, Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus ATCC 43300, Escherichia coli TEM 201 e Escherichia coli TEM 180. Nos compostos químicos em que se verificou a Concentração Mínima Inibitória (CMI), realizou-se o estudo do comportamento do crescimento bacteriano. Relativamente ao estado redox, foi avaliado para cada estirpe sensível, através do rácio GSH/GSSG, nas doses inibitórias e não inibitórias de cada composto. Os resultados apresentam que todos os compostos testados, à exceção do 2M3BQNX, têm atividade antimicrobiana na maioria das estirpes, excetuando a E. faecalis e a S. saprophyticus. Os rácios GSH/GSSG apontam para o efeito oxidante em K. pneumoniae e S. enterica e antioxidante na E. aerogenes. A conclusão do estudo sugere que os compostos apresentam elevada capacidade antibacteriana e influência no equilíbrio redox das bactérias, podendo contribuir para o esclarecimento do mecanismo de ação dos derivados das quinoxalinas 1-4 dióxido, nas bactérias.

Influência do tipo de adesivo em juntas híbridas soldadas-adesivas

A necessidade de utilizar métodos de ligação entre componentes de forma mais rápida, eficaz e com melhores resultados, tem causado a crescente utilização das juntas adesivas, em detrimento dos métodos tradicionais de ligação tais como a soldadura, brasagem, ligações aparafusadas e rebitadas. A utilização das juntas adesivas tem vindo a aumentar em diversas aplicações industriais por estas apresentarem vantagens das quais se destacam a redução de peso, redução de concentrações de tensões e facilidade de fabrico. No entanto, também apresentam desvantagens, como a necessidade de preparação das juntas e o descentramento da carga aplicada que provoca efeitos de flexão, os quais dão origem a tensões normais na direcção da espessura do adesivo (tensões de arrancamento), afectando assim a resistência da junta. A combinação da ligação adesiva com a soldadura por pontos permite algumas vantagens em comparação com as juntas adesivas tradicionais como a maior resistência, aumento da rigidez, melhor resistência ao corte e arrancamento e também à fadiga. Neste trabalho é apresentado um estudo experimental e numérico de juntas de sobreposição simples adesivas e híbridas (adesivas-soldadas). Os adesivos utilizados são o Araldite AV138®, apresentado como sendo frágil, e os adesivos Araldite 2015® e Sikaforce® 7752, intitulados como adesivos dúcteis. Foram considerados substratos de aço (C45E) em juntas com diferentes comprimentos de sobreposição ( ), que foram sujeitas a esforços de tracção. Foi realizada uma análise dos valores experimentais e efectuada uma comparação destes valores com os resultados obtidos por Elementos Finitos (EF) no software ABAQUS®, que incluiu uma análise de tensões na camada de adesivo e previsão do comportamento das juntas por Modelos de Dano Coesivo (MDC). A análise por MDC permitiu obter os modos de rotura, as curvas força-deslocamento e a resistência das juntas com bastante precisão, com excepção das juntas coladas com o adesivo Sikaforce® 7752. Estes resultados permitiram validar a técnica de modelação proposta para as juntas coladas e híbridas, o que representa uma base para posterior aplicação desta técnica em projecto, com as vantagens decorrentes da redução do tempo de projecto e maior facilidade de optimização.

Stress Ratio Effects on the fatigue Properties of Biaxially Loaded Tubular FRP-Specimens – Experimental Study

In this work tubular fiber reinforced specimens are tested for fatigue life. The specimens are biaxially loaded with tension and shear stresses, with a load angle β of 30° and 60° and a load ratio of R=0,1. There are many factors that affect fatigue life of a fiber reinforced material and the main goal of this work is to study the effects of load ratio R by obtaining S-N curves and compare them to the previous works (1). All the other parameters, such as specimen production, fatigue loading frequency and temperature, will be the same as for the previous tests. For every specimen, stiffness, temperature of the specimen during testing, crack counting and final fracture mode are obtained. Prior to testing, a study if the literature regarding the load ratio effects on composites fatigue life and with that review estimate the initial stresses to be applied in testing. In previous works (1) similar specimens have only been tested for a load ratio of R=-1 and therefore the behaviour of this tubular specimens for a different load ratio is unknown. All the data acquired will be analysed and compared to the previous works, emphasizing the differences found and discussing the possible explanations for those differences. The crack counting software, developed at the institute, has shown useful before, however different adjustments to the software parameters lead to different cracks numbers for the same picture, and therefore a better methodology will be discussed to improve the crack counting results. After the specimen’s failure, all the data will be collected and stored and fibre volume content for every specimen is also determinate. The number of tests required to make the S-N curves are obtained according to the existent standards. Additionally are also identified some improvements to the testing machine setup and to the procedures for future testing.

CALIBRATION AND USE OF AN IN-HOUSE ANTI-MEASLES IgG STANDARD SERUM

For the purpose of research a large quantity of anti-measles IgG working reference serum was needed. A pool of sera from five teenagers was prepared and named Alexandre Herculano (AH). In order to calibrate the AH serum, 18 EIA assays were performed testing in parallel AH and the 2nd International Standard 1990, Anti-Measles Antibody, 66/202 (IS) in a range of dilutions (from 1/50 to 1/25600). A method which compared parallel lines resulting from the graphic representation of the results of laboratory tests was used to estimate the power of AH relative to IS. A computer programme written by one of the authors was used to analyze the data and make potency estimates. Another method of analysis was used, comparing logistic curves relating serum concentrations with optical density by EIA. For that purpose an existing computer programme (WRANL) was used. The potency of AH relative to IS, by either method, was estimated to be 2.4. As IS has 5000 milli international units (mIU) of anti-measles IgG per millilitre (ml), we concluded that AH has 12000 mIU/ml.

Desenvolvimento de um método potenciométrico para deteção de salmonella typhimurium

A Salmonella é um microrganismo responsável por grande parte das doenças alimentares, podendo por em causa a saúde pública da área contaminada. Uma deteção rápida, eficiente e altamente sensível e extremamente importante, sendo um campo em franco desenvolvimento e alvo de variados e múltiplos estudos na comunidade cientifica atual. Foi desenvolvido um método potenciométrico para a deteção de Salmonellas, com elétrodos seletivos de iões, construídos em laboratório com pontas de micropipetas, fios de prata e sensores com composição otimizada. O elétrodo indicador escolhido foi um ESI seletivo a cadmio, para redução da probabilidade de interferências no método, devido a pouca abundancia do cadmio em amostras alimentares. Elétrodos seletivos a sódio, elétrodos de Ag/AgCl de simples e de dupla juncão foram também construídos e caracterizados para serem aplicados como elétrodos de referência. Adicionalmente otimizaram-se as condições operacionais para a analise potenciométrica, nomeadamente o elétrodo de referencia utilizado, condicionamento dos elétrodos, efeito do pH e volume da solução amostra. A capacidade de realizar leituras em volumes muito pequenos com limites de deteção na ordem dos micromolares por parte dos ESI de membrana polimérica, foi integrada num ensaio com um formato nao competitivo ELISA tipo sanduiche, utilizando um anticorpo primário ligado a nanopartículas de Fe@Au, permitindo a separação dos complexos anticorpo-antigénio formados dos restantes componentes em cada etapa do ensaio, pela simples aplicação de um campo magnético. O anticorpo secundário foi marcado com nanocristais de CdS, que são bastante estáveis e é fácil a transformação em Cd2+ livre, permitindo a leitura potenciométrica. Foram testadas várias concentrações de peroxido de hidrogénio e o efeito da luz para otimizar a dissolução de CdS. O método desenvolvido permitiu traçar curvas de calibração com soluções de Salmonellas incubadas em PBS (pH 4,4) em que o limite de deteção foi de 1100 CFU/mL e de 20 CFU/mL, utilizando volumes de amostra de 10 ƒÊL e 100 ƒÊL, respetivamente para o intervalo de linearidade de 10 a 108 CFU/mL. O método foi aplicado a uma amostra de leite bovino. A taxa de recuperação media obtida foi de 93,7% } 2,8 (media } desvio padrão), tendo em conta dois ensaios de recuperação efetuados (com duas replicas cada), utilizando um volume de amostra de 100 ƒÊL e concentrações de 100 e 1000 CFU/mL de Salmonella incubada.

Desigualdades socioeconómicas na doença cardiovascular em Portugal : estudo baseado no 4º Inquérito Nacional de Saúde

RESUMO - Em Portugal, as doenças cardiovasculares (DCV), incluindo o acidente vascular cerebral (AVC) e a doença cardíaca isquémica (DCI), são das principais causas de morbi-mortalidade e invalidez. Sabe-se que o nível socioeconómico (NSE) influencia o estado de saúde, todavia são escassas as evidências sobre as desigualdades socioeconómicas na DCV em Portugal. O objectivo deste estudo foi analisar a distribuição da DCV de acordo com o NSE na população portuguesa. Foi realizado um estudo transversal exploratório-descritivo usando a base de dados do 4º Inquérito Nacional de Saúde, 2005/06. As desigualdades socioeconómicas nas DCV, AVC e DCI, factores de risco [sedentarismo, hipertensão arterial (HTA), diabetes mellitus (DM), tabagismo, obesidade e sofrimento psicológico (Mental Health Inventory ≤ 52)] e número de consultas médicas, foram analisadas através dos odds ratio por NSE (rendimento familiar equivalente, escala modificada da OCDE) com intervalo de confiança de 95% e dos índices e curvas de concentração. Dos 21 807 indivíduos, 53,34% são do sexo feminino, a idade média é de 54±11 e entre 35 e 74 anos. A DCV, a DCI, o AVC, a HTA, a DM e a obesidade estão associados com NSE mais baixos, o tabagismo está associado aos NSE mais elevados, enquanto o sedentarismo, o número de consultas médicas e o sofrimento psicológico não apresentam associação significativa com o NSE. Os resultados revelam a associação entre os estilos de vida, morbilidade e NSE e demonstram que são necessárias políticas de saúde mais abrangentes, de acordo com as características individuais, culturais e socioeconómicas e dirigidas à promoção da saúde e prevenção da doença. -------------------------------------------- ABSTRACT - Cardiovascular diseases (CVD), including stroke and ischemic heart disease (IHD), are the leading causes of morbidity, mortality and disability in Portugal. It is known that socioeconomic status (SES) influences health status; however there is little evidence about socioeconomic inequalities in CVD in Portugal. The aim of this study was to analyze the distribution of CVD according to SES in the Portuguese population. We conducted a cross-sectional descriptive exploratory study using the database of the 4th National Survey of Health, 2005/06. Socioeconomic inequalities in CVD, stroke, IHD, risk factors [physical inactivity, arterial hypertension (AHT), diabetes mellitus (DM), smoking, obesity and psychological distress (Mental Health Inventory ≤ 52)], as well as the number of medical visits, were analyzed by SES (family income using the OECD modified equivalent scale) using odds ratio (confidence interval = 95%), and concentration curves and indices. Of the 21 807 individuals, 53.34% are female, aged between 35 and 74 with mean 54 ± 11 years. CVD, IHD, stroke, AHT, MD and obesity are associated with lower SES, smoking is associated with higher SES, while physical inactivity, number of medical visits and psychological distress showed no significant association with SES. Results suggest an association between lifestyle, morbidity and SES. They also demonstrate the need for comprehensive health strategies, involving health promotion and disease prevention, that incorporate individual, cultural and socioeconomic characteristics.