Microencapsulation and tissue engineering as an alternative treatment of diabetes

In the 70's, pancreatic islet transplantation arose as an attractive alternative to restore normoglycemia; however, the scarcity of donors and difficulties with allotransplants, even under immunosuppressive treatment, greatly hampered the use of this alternative. Several materials and devices have been developed to circumvent the problem of islet rejection by the recipient, but, so far, none has proved to be totally effective. A major barrier to transpose is the highly organized islet architecture and its physical and chemical setting in the pancreatic parenchyma. In order to tackle this problem, we assembled a multidisciplinary team that has been working towards setting up the Human Pancreatic Islets Unit at the Chemistry Institute of the University of São Paulo, to collect and process pancreas from human donors, upon consent, in order to produce purified, viable and functional islets to be used in transplants. Collaboration with the private enterprise has allowed access to the latest developed biomaterials for islet encapsulation and immunoisolation. Reasoning that the natural islet microenvironment should be mimicked for optimum viability and function, we set out to isolate extracellular matrix components from human pancreas, not only for analytical purposes, but also to be used as supplementary components of encapsulating materials. A protocol was designed to routinely culture different pancreatic tissues (islets, parenchyma and ducts) in the presence of several pancreatic extracellular matrix components and peptide growth factors to enrich the beta cell population in vitro before transplantation into patients. In addition to representing a therapeutic promise, this initiative is an example of productive partnership between the medical and scientific sectors of the university and private enterprises.

Improvements in Fermentative Hydrogen Production through Physiological Manipulation and Metabolic Engineering

La production biologique d'hydrogène (H2) représente une technologie possible pour la production à grande échelle durable de H2 nécessaire pour l'économie future de l'hydrogène. Cependant, l'obstacle majeur à l'élaboration d'un processus pratique a été la faiblesse des rendements qui sont obtenus, généralement autour de 25%, bien en sous des rendements pouvant être atteints pour la production de biocarburants à partir d'autres processus. L'objectif de cette thèse était de tenter d'améliorer la production d'H2 par la manipulation physiologique et le génie métabolique. Une hypothèse qui a été étudiée était que la production d'H2 pourrait être améliorée et rendue plus économique en utilisant un procédé de fermentation microaérobie sombre car cela pourrait fournir la puissance supplémentaire nécessaire pour une conversion plus complète du substrat et donc une production plus grande d'H2 sans l'aide de l'énergie lumineuse. Les concentrations optimales d’O2 pour la production de H2 microaérobie ont été examinées ainsi que l'impact des sources de carbone et d'azote sur le processus. La recherche présentée ici a démontré la capacité de Rhodobacter capsulatus JP91 hup- (un mutant déficient d’absorption-hydrogénase) de produire de l'H2 sous condition microaérobie sombre avec une limitation dans des quantités d’O2 et d'azote fixé. D'autres travaux devraient être entrepris pour augmenter les rendements d'H2 en utilisant cette technologie. De plus, un processus de photofermentation a été créé pour améliorer le rendement d’H2 à partir du glucose à l'aide de R. capsulatus JP91 hup- soit en mode non renouvelé (batch) et / ou en conditions de culture en continu. Certains défis techniques ont été surmontés en mettant en place des conditions adéquates de fonctionnement pour un rendement accru d'H2. Un rendement maximal de 3,3 mols de H2/ mol de glucose a été trouvé pour les cultures en batch tandis que pour les cultures en continu, il était de 10,3 mols H2/ mol de glucose, beaucoup plus élevé que celui rapporté antérieurement et proche de la valeur maximale théorique de 12 mols H2/ mol de glucose. Dans les cultures en batch l'efficacité maximale de conversion d’énergie lumineuse était de 0,7% alors qu'elle était de 1,34% dans les cultures en continu avec un rendement de conversion maximum de la valeur de chauffage du glucose de 91,14%. Diverses autres approches pour l'augmentation des rendements des processus de photofermentation sont proposées. Les résultats globaux indiquent qu'un processus photofermentatif efficace de production d'H2 à partir du glucose en une seule étape avec des cultures en continu dans des photobioréacteurs pourrait être développé ce qui serait un processus beaucoup plus prometteur que les processus en deux étapes ou avec les co-cultures étudiés antérieurément. En outre, l'expression hétérologue d’hydrogenase a été utilisée comme une stratégie d'ingénierie métabolique afin d'améliorer la production d'H2 par fermentation. La capacité d'exprimer une hydrogénase d'une espèce avec des gènes de maturation d'une autre espèce a été examinée. Une stratégie a démontré que la protéine HydA orpheline de R. rubrum est fonctionnelle et active lorsque co-exprimée chez Escherichia coli avec HydE, HydF et HydG provenant d'organisme différent. La co-expression des gènes [FeFe]-hydrogénase structurels et de maturation dans des micro-organismes qui n'ont pas une [FeFe]-hydrogénase indigène peut entraîner le succès dans l'assemblage et la biosynthèse d'hydrogénase active. Toutefois, d'autres facteurs peuvent être nécessaires pour obtenir des rendements considérablement augmentés en protéines ainsi que l'activité spécifique des hydrogénases recombinantes. Une autre stratégie a consisté à surexprimer une [FeFe]-hydrogénase très active dans une souche hôte de E. coli. L'expression d'une hydrogénase qui peut interagir directement avec le NADPH est souhaitable car cela, plutôt que de la ferrédoxine réduite, est naturellement produit par le métabolisme. Toutefois, la maturation de ce type d'hydrogénase chez E. coli n'a pas été rapportée auparavant. L'opéron hnd (hndA, B, C, D) de Desulfovibrio fructosovorans code pour une [FeFe]-hydrogénase NADP-dépendante, a été exprimé dans différentes souches d’E. coli avec les gènes de maturation hydE, hydF et hydG de Clostridium acetobutylicum. L'activité de l'hydrogénase a été détectée in vitro, donc une NADP-dépendante [FeFe]-hydrogénase multimérique active a été exprimée avec succès chez E. coli pour la première fois. Les recherches futures pourraient conduire à l'expression de cette enzyme chez les souches de E. coli qui produisent plus de NADPH, ouvrant la voie à une augmentation des rendements d'hydrogène via la voie des pentoses phosphates.

Synthesis and characterisation of novel nitrogen and fluorine containing spirobifluorene derivatives for electronic applications and crystal engineering

Among organic materials, spirobifluorene derivatives represent a very attractive class of materials for electronic devices. These compounds have high melting points, glass transitions temperatures and morphological stability, which makes these materials suitable for organic electronic applications. In addition, some of spirobifluorenes can form porous supramolecular associations with significant volumes available for the inclusion of guests. These molecular associations based on the spirobifluorenes are noteworthy because they are purely molecular analogues of zeolites and other microporous solids, with potential applications in separation, catalysis, sensing and other areas.

Nanocrystalline Ge Flash Memories: Electrical Characterization and Trap Engineering

Conventional floating gate non-volatile memories (NVMs) present critical issues for device scalability beyond the sub-90 nm node, such as gate length and tunnel oxide thickness reduction. Nanocrystalline germanium (nc-Ge) quantum dot flash memories are fully CMOS compatible technology based on discrete isolated charge storage nodules which have the potential of pushing further the scalability of conventional NVMs. Quantum dot memories offer lower operating voltages as compared to conventional floating-gate (FG) Flash memories due to thinner tunnel dielectrics which allow higher tunneling probabilities. The isolated charge nodules suppress charge loss through lateral paths, thereby achieving a superior charge retention time. Despite the considerable amount of efforts devoted to the study of nanocrystal Flash memories, the charge storage mechanism remains obscure. Interfacial defects of the nanocrystals seem to play a role in charge storage in recent studies, although storage in the nanocrystal conduction band by quantum confinement has been reported earlier. In this work, a single transistor memory structure with threshold voltage shift, Vth, exceeding ~1.5 V corresponding to interface charge trapping in nc-Ge, operating at 0.96 MV/cm, is presented. The trapping effect is eliminated when nc-Ge is synthesized in forming gas thus excluding the possibility of quantum confinement and Coulomb blockade effects. Through discharging kinetics, the model of deep level trap charge storage is confirmed. The trap energy level is dependent on the matrix which confines the nc-Ge.

DNA and genetic engineering.

Este título pertenece a una serie que ofrece en profundidad una visión de las células en todo el mundo vivo, su estructura y los procesos en que se basa la vida en la Tierra. En él se explica cómo se crea el ADN y cómo se lee su código. Explora la ingeniería genética y la terapia génica, así como las áreas de la investigación con células madre y clonación. Se dan ejemplos, como el reciente uso de la sangre del cordón umbilical de un bebé para proporcionar células madre para el ensayo de nuevos fármacos. Tiene índice, glosario, referencias bibliográficas y un cuadro con algunos de los principales acontecimientos de la genética.

A study into the impact of introducing Year 5 students to university and electronic engineering

This paper demonstrates the benefits of introducing Year 5 school students to university life, encountering styles of teaching to which they would be otherwise unaccustomed; and the results of a survey conducted both before and after the study visit to determine whether the visit was beneficial to the students in academic terms.

COMBUSTION and PYROLYSIS of A SLUDGE FROM WASTEWATER TREATMENT PLANT

The possibility of thermal treatment plants of municipal wastewater is an alternative solution for the final disposition of the sludge produced on small cities as Barueri, a small town of São Paulo State, Brazil. Combustion and pyrolysis of that municipal waste, occurring respectively in air and nitrogen, have been studied by thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DTA). The main steps of each case were analyzed and Kissinger plots were used to estimate respective activation energies. DTG peaks are more indicated to represent the condition of maximum reaction rates than DTA peaks.

Square-wave voltammetry applied to the analysis of the dye marker, solvent blue 14, in kerosene and fuel alcohol

The purpose of this paper is to develop an electroanalytical method based on square-wave voltammetry (SWV) for the determination of the solvent blue 14 (SB-14) in fuel samples. The electrochemical reduction of SB-14 at glassy carbon electrode in a mixture of Britton-Robinson buffer with N,N-dimethyiformamide (1:1, v/v) presented a well-defined peak at-0.40 V vs. Ag/AgCl. All parameters of the SWV technique were optimized and the electroanalytical method presented a linear response from 1.0 x 10(-6) to 6.0 x 10(-6) mol L-1 (r = 0.998) with a detection limit of 2.90 x 10(-7) mol L-1. The developed method was successfully utilized in the quantification of the dye SB-14 in kerosene and alcohol samples with average recovery from 93.00 to 98.10%.