Nuclear accumulation of myocyte muscle LIM protein is regulated by heme oxygenase 1 and correlates with cardiac function in the transition to failure

Impaired mechanosensing leads to heart failure and we have previously shown that a decreased ratio of cytoplasmic to nuclear CSRP3/Muscle LIM protein (MLP ratio) is associated with a loss of mechanosensitivity. Here we tested whether passive or active stress/strain was important in modulating the MLP ratio and determined whether this correlated with heart function during the transition to failure. We exposed cultured neonatal rat myocytes to 10% cyclic mechanical stretch at 1 Hz, or electrically paced myocytes at 6.8 V (1 Hz) for 48 h. The MLP ratio decreased 50% (P < 0.05, n = 4) only in response to electrical pacing, suggesting impaired mechanosensitivity. Inhibition of contractility with 10 μM blebbistatin resulted in a ∼3 fold increase in the MLP ratio (n = 8, P < 0.05), indicating that myocyte contractility regulates nuclear MLP. Inhibition of histone deacetylase (HDAC) signaling with trichostatin A increased nuclear MLP following passive stretch, suggesting that HDACs block MLP nuclear accumulation. Inhibition of heme-oxygenase1 (HO-1) activity with PPZII blocked MLP nuclear accumulation. To examine how mechanosensitivity changes during the transition to heart failure, we studied a guinea pig model of angiotensin II infusion (400 ng/kg/min) over 12 weeks. Using subcellular fractionation we showed that the MLP ratio increased 88% (n = 4, P < 0.01) during compensated hypertrophy, but decreased significantly during heart failure (P < 0.001, n = 4). The MLP ratio correlated significantly with the E/A ratio (r = 0.71, P < 0.01 n = 12), a clinical measure of diastolic function. These data indicate for the first time that myocyte mechanosensitivity as indicated by the MLP ratio is regulated primarily by myocyte contractility via HO-1 and HDAC signaling.

Effect of temperature and strain rate on the compressive behaviour of supramolecular polyurethane

Supramolecular polyurethanes (SPUs) possess thermoresponsive and thermoreversible properties, and those characteristics are highly desirable in both bulk commodity and value-added applications such as adhesives, shape-memory materials, healable coatings and lightweight, impact-resistant structures (e.g. protection for mobile electronics). A better understanding of the mechanical properties, especially the rate and temperature sensitivity, of these materials are required to assess their suitability for different applications. In this paper, a newly developed SPU with tuneable thermal properties was studied, and the response of this SPU to compressive loading over strain rates from 10−3 to 104 s−1 was presented. Furthermore, the effect of temperature on the mechanical response was also demonstrated. The sample was tested using an Instron mechanical testing machine for quasi-static loading, a home-made hydraulic system for moderate rates and a traditional split Hopkinson pressure bars (SHPBs) for high strain rates. Results showed that the compression stress-strain behaviour was affected significantly by the thermoresponsive nature of SPU, but that, as expected for polymeric materials, the general trends of the temperature and the rate dependence mirror each other. However, this behaviour is more complicated than observed for many other polymeric materials, as a result of the richer range of transitions that influence the behaviour over the range of temperatures and strain rates tested.

A dislocation based theory for the deformation hardening behavior of DP steels : Impact of martensite content and ferrite grain size

A dislocation model, accurately describing the uniaxial plastic stress-strain behavior of dual phase (DP) steels, is proposed and the impact of martensite content and ferrite grain size in four commercially produced DP steels is analyzed. It is assumed that the plastic deformation process is localized to the ferrite. This is taken into account by introducing a non-homogeneity parameter, f(e), that specifies the volume fraction of ferrite taking active part in the plastic deformation process. It is found that the larger the martensite content the smaller the initial volume fraction of active ferrite which yields a higher initial deformation hardening rate. This explains the high energy absorbing capacity of DP steels with high volume fractions of martensite. Further, the effect of ferrite grain size strengthening in DP steels is important. The flow stress grain size sensitivity for DP steels is observed to be 7 times larger than that for single phase ferrite.

Análise numérica e experimental do comportamento de fundações superficiais assentes em solo melhorado

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de camadas superficiais de solo melhorado como base de fundações superficiais. Nesta pesquisa foram realizados ensaios de placa de 30 cm de diâmetro sobre camadas de solo residual compactado e de solo tratado com cimento (teor de 5% de cimento), ambas com 60 cm de espessura. O programa experimental também incluiu a retirada de amostras de campo das camadas de solo melhorado para a execução de ensaios triaxiais drenados (CID) com medida interna de deformações, a fim de obter parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. Uma comparação entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras retiradas em campo e moldadas em laboratório (Rohlfes Junior, 1996) é apresentada. A diferença entre os resultados dos ensaios triaxiais com amostras de campo e laboratório foi significativa para o caso das amostras de solo melhorado com cimento, tal fato é atribuído principalmente a dificuldade de mistura em campo. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga x recalque das placas assentes sobre camadas de solo melhorado. O modelo Pseudo-Elástico Não Linear (Hiperbólico) foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento dos novos materiais. Os resultados dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento carga x recalque do solo natural (Cudmani, 1994). A analise do comportamento de fundações superficiais assentes em solos estratificados, através de simulações numéricas, demonstrou ser eficiente para a previsão do comportamento carga x recalque das mesmas.

Estudo do comportamento de um solo mole tratado com cal, visando seu uso em fundações superficiais

Neste trabalho foi analisada a melhoria nas características de um solo mole quando tratado com cal, bem como a viabilidade técnica de se utilizar este novo material como uma camada suporte de fundações superficiais. O solo estudado classifica-se pedologicamente como Gley Húmico e a jazida localiza-se no município de Canoas/RS, às margens da BR 386. O trabalho teve as seguintes finalidades: realizar um estudo da influência dos diferentes teores de cal sobre as características tensão x deformação do solo tratado; verificar o ganho de resistência com o tempo de cura; modelar o comportamerito tensão x deformação do material tratado; realizar simulações numéricas, através do Método dos Elementos Finitos, do comportamento carga x recalque de fundações continuas flexíveis assentes sobre o novo material. Adotou-se o teor ótimo de cal (obtido pelo método de Eades & Grim, 1966) de 9% e dois valores inferiores de 7% e 5%. Realizaram-se os seguintes ensaios sobre o solo natural e as misturas de solo-cal: limites de Atterberg, compactação, granulometria, difratograma de raio X, permeabilidade (triaxial) e ensaios triaxiais adensados não drenados(CIU). Todos os ensaios foram realizados para três tempos de cura (7, 28 e 90 dias) e os corpos de prova foram curados em câmara úmida. Para modelar o comportamento tensão x deformação do solo melhorado, adotou-se o Modelo Hiperbólico e para o solo natural o Modelo Cam-Clay Modificado. O Modelo Hiperbólico foi implementado no software CRISPSO, desenvolvido na Universidade de Cambridge, Inglaterra. O software foi utilizado em um estudo paramétrico para determinar a influência do processo de estabilização no comportamento carga x recalque de fundações superficiais. Dos resultados obtidos, concluiu-se: que o método de Eades & Grim (1966) não mostrou-se adequado para determinação do teor ótimo de cal; houve, de maneira geral, melhora nas características físicas com o tratamento com cal; não houve ganho de resistência com o tempo de cura; o modelo hiperbólico representou bem o comportamento das misturas de solo cal e a colocação de uma camada de solo tratado apresenta melhoras no comportamento carga x recalque de fundações superficiais contínuas flexíveis.

Estudo do comportamento de um solo residual melhorado atraves de tecnicas mecanicas e fisico-quimicas e sua aplicacao a analise de fundacoes superficiais

O presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento de um solo residual melhorado através do uso de técnicas mecânicas de compactação e da adição de cimento. Complementarmente foram realizadas análises numéricas destes materiais tratados quando utilizados como base de fundações superficiais. O programa experimental incluiu a retirada de amostras intactas e de material amolgado para a execução de ensaios triaxiais saturados drenados com medida interna de deformações, a fim de estudar o comportamento do solo natural e do solo tratado, quer por compactação, quer por adição de cimento e compactação. Além disto, tais ensaios são determinantes na obtenção de parâmetros constitutivos para a realização de simulações numéricas. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado para simular o comportamento carga versus recalque de placas assentes sobre o solo natural e sobre camadas de solo melhorado. O modelo Hiperbólico foi empregado na análise numérica para modelar o comportamento tensãodeformação dos materiais. Os resultados das simulações dos ensaios de placa sobre camadas de solo melhorado demonstraram que houve um aumento significativo da capacidade de suporte, além de uma redução considerável dos recalques, quando comparados ao comportamento do solo natural.

Plastificação de um solo cimentado curado sob tensão

A fim de avaliar a contribuição das ligações cimentantes no comportamento tensão-deformação dos solos cimentados, bem como quantificar a variação das tensões de início de plastificação e incremento de tensão de plastificação em função do índice de vazios de cura, foram realizados dezoito ensaios de compressão isotrópica em amostras artificialmente cimentadas curadas com diferentes tensões confinantes, índices de vazios e teores de cimento. As amostras foram inicialmente adensadas a várias tensões confinantes ao longo da linha de compressão normal do solo sem cimentação, simulando a formação de elementos de solos em diferentes profundidades de um depósito sedimentar cimentado. Após o adensamento, as amostras eram curadas para posterior aplicação de incrementos de tensão isotrópica. Complementarmente, dezenove ensaios triaxiais drenados foram realizados em amostras artificialmente cimentadas curadas sob diferentes tensões confinantes e índices de vazios de forma a analisar as modificações dos parâmetros de resistência, deformabilidade e plastificação em função do índice de vazios e tensão de cura. Por final, um novo modelo matemático foi proposto para simular os ensaios isotrópicos das amostras curadas com diferentes índices de vazios e teores de cura, descrevendo o comportamento teórico dos elementos de solo situados nas diferentes profundidades do depósito fictício de solo cimentado. A capacidade do modelo de simular os resultados dos ensaios isotrópicos para uma gama ampla de índice de vazios de cura e teores de cimento também foi apresentada. Comentários acerca das respostas obtidas com simulações de amostras curadas a altos e baixos índices de vazios, e solicitadas a elevadas tensões isotrópicas, também são apresentadas juntamente com uma análise dos três parâmetros adicionais requeridos pelo modelo em relação ao modelo Cam Clay: um parâmetro de medida de nível de cimentação, um parâmetro definidor do tipo de comportamento da estrutura cimentante (rígido, rígido-plástico, linear, etc.), e um parâmetro que relaciona a magnitude das tensões da estrutura cimentante com o nível de cimentação da amostra.

Effect of cantilever length and framework alloy on the stress distribution of mandibular-cantilevered implant-supported prostheses

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Stress Analysis in Platform-Switching Implants: A 3-Dimensional Finite Element Study

The aim of this study was to evaluate the influence of the platform-switching technique on stress distribution in implant, abutment, and pen-implant tissues, through a 3-dimensional finite element study. Three 3-dimensional mandibular models were fabricated using the Solid Works 2006 and InVesalius software. Each model was composed of a bone block with one implant 10 mm long and of different diameters (3.75 and 5.00 mm). The UCLA abutments also ranged in diameter from 5.00 mm to 4.1 mm. After obtaining the geometries, the models were transferred to the software FEMAP 10.0 for pre- and postprocessing of finite elements to generate the mesh, loading, and boundary conditions. A total load of 200 N was applied in axial (0 degrees), oblique (45 degrees), and lateral (90) directions. The models were solved by the software NeiNastran 9.0 and transferred to the software FEMAP 10.0 to obtain the results that were visualized through von Mises and maximum principal stress maps. Model A (implants with 3.75 mm/abutment with 4.1 mm) exhibited the highest area of stress concentration with all loadings (axial, oblique, and lateral) for the implant and the abutment. All models presented the stress areas at the abutment level and at the implant/abutment interface. Models B (implant with 5.0 mm/abutment with 5.0 mm) and C (implant with 5.0 mm/abutment with 4.1 mm) presented minor areas of stress concentration and similar distribution pattern. For the cortical bone, low stress concentration was observed in the pen-implant region for models B and C in comparison to model A. The trabecular bone exhibited low stress that was well distributed in models B and C. Model A presented the highest stress concentration. Model B exhibited better stress distribution. There was no significant difference between the large-diameter implants (models B and C).

Biomechanics Studies in Dentistry: Bioengineering Applied in Oral Implantology

The application of engineering knowledge in dentistry has helped the understanding of biomechanics aspects related to osseointegrated implants. Several techniques have been used to evaluate the biomechanical load oil implants comprising the use of photoelastic stress analysis, finite element stress analysis, and strain-gauge analysis. Therefore, the purpose of this Study was to describe engineering methods used in dentistry to evaluate the biomechanical behavior of osseointegrated implants. Photoelasticity provides good qualitative information oil the overall location and concentration of stresses but produces limited quantitative information. The method serves as ail important tool for determining the critical stress points in a material and is often used for determining stress concentration factors in irregular geometries. The application of strain-gauge method oil dental implants is based oil the use of electrical resistance strain gauges and its associated equipment and provides both in vitro and vivo measurements strains under static and dynamic loads. However, strain-gauge method provides only the data regarding strain at the gauge. Finite element analysis can Simulate stress using a computer-created model to calculate stress, strain, and displacement. Such analysis has the advantage of allowing several conditions to be changed easily and allows measurement of stress distribution around implants at optional points that are difficult to examine clinically All the 3 methodologies call be useful to evaluate biomechanical implant behavior close to the clinical condition but the researcher should have enough knowledge in model fabrication (experimental delineation) and results analysis.

Influence of Implant Connection Type on the Biomechanical Environment of Immediately Placed Implants - CT-Based Nonlinear, Three-Dimensional Finite Element Analysis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Myocardial protection by continuous, blood, antegrade-retrograde cardioplegia in rabbits

OBJETIVO: Estudar a eficácia e a segurança da cardioplegia sanguínea, aterógrada-retrógrada contínua, por meio da avaliação da função ventricular. MÉTODOS: Os coelhos foram divididos em quatro grupos: Controle-C(n=10); isquêmico e cardioplegia cristaloide-IC(n=10; isquêmico e cardioplegia sanguínea-IB(n=10; isquêmico sem cardioplegia-INC(n=10. Após o período isquêmico do protocolo a função ventricular foi analisada pela técnica do balão intra-ventricular. RESULTADOS: a pressão desenvolvida intra-ventricular (IVDP) foi: C(92,90± 6,86mmHg); IC(77,78± 6,15mmHg); IB(93,64 ±5,09mmHg); INC(39,46 ±8,91mmHg) p<0,005. a primeira derivada temporal da pressão ventricular na sua deflexão positiva: C(1137,50± 92,23mmHg/sec); IC(1130,62 ±43,78mmHg/sec); IB(1187,58± 88,38mmHg/sec); INC(620,02± 43,80mmHg/se) p<0,005. A primeira derivada da pressão ventricular na sua deflexão negativa: C(770,00± 73,41mmHg/sec); IC(610,03 ±47,43mmg/sec); IB(762,53 ±46,02mmHg/sec); INC(412,35 ±84,36mmHg/sec) p<0,005. A relação do coeficiente angular logarítmico foi: C(0,108± 0,02); IC(0,159± 0,038); IB(0,114 ±0,016); INC(0,175± 0,038) p<0,05. CONCLUSÃO: No modelo experimental estudado o grupo isquêmico protegido pela cardioplegia sanguínea apresentou melhor função ventricular que os grupos protegidos por cardioplegia cristalóide e não protegido.

Mechanical behavior of isolated intervertebral disc

The study on several components of intervertebral joints is essential to understand the spine's degenerative mechanisms and to assess the best method for their treatment. For such study it is necessary to know the mechanical properties of the isolated intervertebral disc (ID) mechanical properties and, it is necessary to evaluate its stresses and strains. In order to assess the ID displacements, a fine, U-shaped blade was developed, over which two extensometers connected in a Wheatstone bridge were placed. The device was then tested on porcine spine ID, where compression loads were applied and the extremities displacements of the blade coupled to the intervertebral disc were measured. Stress/strain diagram, both on the compression and on the decompression phases, evidencing the non-linear nature of such relationship. With the experiment, it was possible to obtain approximate values of the longitudinal elasticity module (E) of the disc material and of the Poisson coefficient (n ). After several tests, E results are compatible with those obtained by others studies, with very simple and low-cost device. This experiments can be used for obtained others mechanical properties of isolated ID with precision and accuracy.

Estudo de preparos e da forma da infraestrutura na distribuição de tensões em prótese parcial fixa

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Comportamento mecânico de sistemas prótese/implante em região dos elementos finitos e interferometria holográfica

Pós-graduação em Odontologia - FOAR