Excitonic behaviour in polymeric semiconductors : the effect of morphology and composition in heterostructures

La compréhension des interrelations entre la microstructure et les processus électroniques dans les polymères semi-conducteurs est d’une importance primordiale pour leur utilisation dans des hétérostructures volumiques. Dans cette thèse de doctorat, deux systémes diffèrents sont étudiés ; chacun de ces systèmes représente une approche diffèrente pour optimiser les matériaux en termes de leur microstructure et de leur capacité à se mettre en ordre au niveau moléculaire. Dans le premier système, j’ai effectué une analyse complète des principes de fonctionnement d’une cellule photovoltaïque hybride à base des nanocristaux d’oxyde de zinc (ZnO) et du poly (3-hexylthiophène) (P3HT) par absorption photoinduite en régime quasi-stationnaire (PIA) et la spectroscopie PIA en pompage modulé dépendant de la fréquence. L’interface entre le donneur (le polymère P3HT) et l’accepteur (les nanoparticules de ZnO), où la génération de charges se produit, joue un rôle important dans la performance des cellules photovoltaïques hybrides. Pour améliorer le mécanisme de génération de charges du P3H: ZnO, il est indispensable de modifier l’interface entre ses constituants. Nous avons démontré que la modification d’interface moléculaire avec cis-bis (4, 40 - dicarboxy-2, 20bipyridine) ruthénium (II) (N3-dye) et a-Sexithiophen-2 yl-phosphonique (6TP) a améliorée le photocourant et la performance dans les cellules P3HT: ZnO. Le 6TP et le N3 s’attachent à l’interface du ZnO, en augmentant ainsi l’aire effective de la surface donneur :accepteur, ce qui contribue à une séparation de charge accrue. De plus, le 6TP et le N3 réduisent la densité de pièges dans le ZnO, ce qui réduit le taux de recombinaison des paires de charges. Dans la deuxième partie, jai introduit une matrice hôte polymérique de polystyréne à masse molaire ulra-élevée, qui se comporte comme un solide pour piéger et protéger une solution de poly [2-méthoxy, 5- (2´-éthyl-hexoxy) -1,4-phénylènevinylène- PPV] (MEHPPV) pour utilisation dans des dispositifs optoèlectroniques quantiques. Des travaux antérieurs ont montré que MEH-PPV en solution subit une transition de conformation, d’une conformation enroulé à haute température (phase bleue) à une conformation de chaîne étendue à basse température (phase rouge). La conformation de la chaîne étendue de la solution MEH-PPV favorise les caractéristiques nécessaires à l’amélioration des dispositifs optoélectroniques quantiques, mais la solution ne peut pas être incorporées dans le dispositif. J’ai démontré que la caractéristique de la phase rouge du MEH-PPV en solution se maintient dans une matrice hôte polymérique de polystyrène transformé de masse molaire très élevée, qui se comporte comme un solide (gel de MEH-PPV/UHMW PS), par le biais de la spectroscopie de photoluminescence (PL) dépendant de la température (de 290K à 80 K). La phase rouge du gel MEH-PPV/UHMW PS se manifeste par des largeurs de raie étroites et une intensité augmentée de la transition 0-0 de la progression vibronique dans le spectre de PL ainsi qu’un petit décalage de Stokes entre la PL et le spectre d’absorption à basse température. Ces approches démontrent que la manipulation de la microstructure et des propriétés électroniques des polymères semi-conducteurs ont un impact direct sur la performance de dispositifs pour leurs développements technologiques continus.

Suivi par élastographie ultrasonore après réparation endovasculaire d’anévrisme aorto-iliaque : étude de faisabilité in vivo

Les maladies cardiovasculaires sont la première cause de mortalité dans le monde et les anévrismes de l’aorte abdominale (AAAs) font partie de ce lot déplorable. Un anévrisme est la dilatation d’une artère pouvant conduire à la mort. Une rupture d’AAA s’avère fatale près de 80% du temps. Un moyen de traiter les AAAs est l’insertion d’une endoprothèse (SG) dans l’aorte, communément appelée la réparation endovasculaire (EVAR), afin de réduire la pression exercée par le flux sanguin sur la paroi. L’efficacité de ce traitement est compromise par la survenue d’endofuites (flux sanguins entre la prothèse et le sac anévrismal) pouvant conduire à la rupture de l’anévrisme. Ces flux sanguins peuvent survenir à n’importe quel moment après le traitement EVAR. Une surveillance par tomodensitométrie (CT-scan) annuelle est donc requise, augmentant ainsi le coût du suivi post-EVAR et exposant le patient à la radiation ionisante et aux complications des contrastes iodés. L’endotension est le concept de dilatation de l’anévrisme sans la présence d’une endofuite apparente au CT-scan. Après le traitement EVAR, le sang dans le sac anévrismal coagule pour former un thrombus frais, qui deviendra progressivement un thrombus plus fibreux et plus organisé, donnant lieu à un rétrécissement de l’anévrisme. Il y a très peu de données dans la littérature pour étudier ce processus temporel et la relation entre le thrombus frais et l’endotension. L’étalon d’or du suivi post-EVAR, le CT-scan, ne peut pas détecter la présence de thrombus frais. Il y a donc un besoin d’investir dans une technique sécuritaire et moins coûteuse pour le suivi d’AAAs après EVAR. Une méthode récente, l’élastographie dynamique, mesure l’élasticité des tissus en temps réel. Le principe de cette technique repose sur la génération d’ondes de cisaillement et l’étude de leur propagation afin de remonter aux propriétés mécaniques du milieu étudié. Cette thèse vise l’application de l’élastographie dynamique pour la détection des endofuites ainsi que de la caractérisation mécanique des tissus du sac anévrismal après le traitement EVAR. Ce projet dévoile le potentiel de l’élastographie afin de réduire les dangers de la radiation, de l’utilisation d’agent de contraste ainsi que des coûts du post-EVAR des AAAs. L’élastographie dynamique utilisant le « Shear Wave Imaging » (SWI) est prometteuse. Cette modalité pourrait complémenter l’échographie-Doppler (DUS) déjà utilisée pour le suivi d’examen post-EVAR. Le SWI a le potentiel de fournir des informations sur l’organisation fibreuse du thrombus ainsi que sur la détection d’endofuites. Tout d’abord, le premier objectif de cette thèse consistait à tester le SWI sur des AAAs dans des modèles canins pour la détection d’endofuites et la caractérisation du thrombus. Des SGs furent implantées dans un groupe de 18 chiens avec un anévrisme créé au moyen de la veine jugulaire. 4 anévrismes avaient une endofuite de type I, 13 avaient une endofuite de type II et un anévrisme n’avait pas d’endofuite. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été réalisés à l’implantation, puis 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois après le traitement EVAR. Une angiographie, un CT-scan et des coupes macroscopiques ont été produits au sacrifice. Les régions d’endofuites, de thrombus frais et de thrombus organisé furent identifiées et segmentées. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions furent comparées. Celles-ci furent différentes de façon significative (P < 0.001). Également, le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (1) et le DUS (3) ont échoué. Dans la continuité de ces travaux, le deuxième objectif de ce projet fut de caractériser l’évolution du thrombus dans le temps, de même que l’évolution des endofuites après embolisation dans des modèles canins. Dix-huit anévrismes furent créés dans les artères iliaques de neuf modèles canins, suivis d’une endofuite de type I après EVAR. Deux gels embolisants (Chitosan (Chi) ou Chitosan-Sodium-Tetradecyl-Sulfate (Chi-STS)) furent injectés dans le sac anévrismal pour promouvoir la guérison. Des examens échographiques, DUS et SWI ont été effectués à l’implantation et après 1 semaine, 1 mois, 3 mois et 6 mois. Une angiographie, un CT-scan et un examen histologique ont été réalisés au sacrifice afin d’évaluer la présence, le type et la grosseur de l’endofuite. Les valeurs du module d’élasticité des régions d’intérêts ont été identifiées et segmentées sur les données pathologiques. Les régions d’endofuites et de thrombus frais furent différentes de façon significative comparativement aux autres régions (P < 0.001). Les valeurs d’élasticité du thrombus frais à 1 semaine et à 3 mois indiquent que le SWI peut évaluer la maturation du thrombus, de même que caractériser l’évolution et la dégradation des gels embolisants dans le temps. Le SWI a pu détecter des endofuites où le DUS a échoué (2) et, contrairement au CT-scan, détecter la présence de thrombus frais. Finalement, la dernière étape du projet doctoral consistait à appliquer le SWI dans une phase clinique, avec des patients humains ayant déjà un AAA, pour la détection d’endofuite et la caractérisation de l’élasticité des tissus. 25 patients furent sélectionnés pour participer à l’étude. Une comparaison d’imagerie a été produite entre le SWI, le CT-scan et le DUS. Les valeurs de rigidité données par le SWI des différentes régions (endofuite, thrombus) furent identifiées et segmentées. Celles-ci étaient distinctes de façon significative (P < 0.001). Le SWI a détecté 5 endofuites sur 6 (sensibilité de 83.3%) et a eu 6 faux positifs (spécificité de 76%). Le SWI a pu détecter la présence d’endofuites où le CT-scan (2) ainsi que le DUS (2) ont échoué. Il n’y avait pas de différence statistique notable entre la rigidité du thrombus pour un AAA avec endofuite et un AAA sans endofuite. Aucune corrélation n’a pu être établie de façon significative entre les diamètres des AAAs ainsi que leurs variations et l’élasticité du thrombus. Le SWI a le potentiel de détecter les endofuites et caractériser le thrombus selon leurs propriétés mécaniques. Cette technique pourrait être combinée au suivi des AAAs post-EVAR, complémentant ainsi l’imagerie DUS et réduisant le coût et l’exposition à la radiation ionisante et aux agents de contrastes néphrotoxiques.

Designing Hydrogels that Transform their Shape in Response to Molecular Cues

There has been considerable interest in developing shape-changing soft materials for potential applications in drug delivery, microfluidics and biosensing. These shape- changing materials are inspired by the morphological changes exhibited by plants in nature, such as the Venus flytrap. One specific class of shape-change is that from a flat sheet to a folded structure (e.g., a tube). Such “self-folding” materials are usually composed of polymer hydrogels, and these typically fold in response to external stimuli such as pH and temperature. In order to develop these hydrogels for the previously described applications, it is necessary to expand the range of triggers. The focus of this dissertation is the advancement of shape-changing polymer hydrogels that are sensitive to uncommon cues such as specific biomolecules (enzymes), the substrates for such enzymes, or specific multivalent cations. First, we describe a hybrid gel that responds to the presence of low concentrations of a class of enzymes known as matrix metalloproteinases (MMPs). The hybrid gel was created by utilizing photolithographic techniques to combine two or more gels with distinct chemical composition into the same material. Certain portions of the hybrid gel are composed of a biopolymer derivative with crosslinkable groups. The hybrid gel is flat in water; however, in the presence of MMPs, the regions containing the biopolymer are degraded and the flat sheet folds to form a 3D structure. We demonstrate that hydrogels with different patterns can transform into different 3D structures such as tubes, helices and pancakes. Furthermore, this shape change can be made to occur at physiological concentrations of enzymes. Next, we report a gel with two layers that undergoes a shape change in the presence of glucose. The enzyme glucose oxidase (GOx) is immobilized in one of the layers. GOx catalyzes the conversion of glucose to gluconic acid. The production of gluconic acid decreases the local pH. The decrease in local pH causes one of the layers to swell. As a result, the flat sheet folds to form a tube. The tube unfolds to form a flat sheet when it is transferred to a solution with no glucose present. Therefore, this biomolecule- triggered shape transformation is reversible, meaning the glucose sensing gel is reusable. Furthermore, this shape change only occurs in the presence of glucose and it does not occur in the presence of other small sugars such as fructose. In our final study, we report the shape change of a gel with two layers in the presence of multivalent ions such as Ca2+ and Sr2+. The gel consists of a passive layer and an active layer. The passive layer is composed of dimethylyacrylamide (DMAA), which does not interact with multivalent ions. The active layer consists of DMAA and the biopolymer alginate. In the presence of Ca2+ ions, the alginate chains crosslink and the active layer shrinks. As a result, the gel converts from a flat sheet to a folded tube. What is particularly unusual is the direction of folding. In most cases, when flat rectangular gels fold, they do so about their short-side. However, our gels typically fold about their long-side. We hypothesize that non-homogeneous swelling determines the folding axis.

Proteomic analysis of Rhizobium freirei PRF 81 responses to low pH.

Rhizobium freirei PRF 81 is employed in common bean commercial inoculants in Brazil, due to its outstanding efficiency in fixing nitrogen, competitiveness and tolerance to abiotic stresses. Among the environmental conditions faced by rhizobia in soils, acidity is perhaps the encountered most, especially in Brazil. So, we used proteomics based approaches to study the responses of PRF 81 to a low pH condition. R. freirei PRF 81 was grown in TY medium until exponential phase in two treatments: pH 6,8 and pH 4,8. Whole-cell proteins were extracted and separated by two-dimensional gel electrophoresis, using IPG-strips with pH range 4-7 and 12% polyacrilamide gels. The experiment was performed in triplicate. Protein spots were detected in the high-resolution digitized gel images and analyzed by Image Master 2D Platinum v 5.0 software. Relative volumes (%vol) of compared between the two conditions tested and were statistically evaluated (p ≤ 0.05). Even knowing that R. freirei PRF 81 can still grow in more acid conditions, pH 4.8 was chosen because didn´t affect significantly the bacterial growth kinetics, a factor that could compromise the analysis. Using a narrow pH range, the gel profiles displayed a better resolution and reprodutibility than using broader pH range. Spots were mostly concentrated between pH 5-7 and molecular masses between 17-95 kDa. From the six hundred well-defined spots analyzed, one hundred and sixty-three spots presented a significant change in % vol, indicating that the pH led to expressive changes in the proteome of R. freirei PRF 81. Of these, sixty-one were up-regulated and one hundred two was downregulated in pH 4.8 condition. Also, fourteen spots were only identified in the acid condition, while seven spots was exclusively detected in pH 6.8. Ninety-five differentially expressed spots and two exclusively detected in pH 4,8 were selected for Maldi-Tof identification. Together with the genome sequencing and the proteome analysis of heat stress, we will search for molecular determinants of PRF 81 related to capacity to adapt to stressful tropical conditions.

Synthesis of innovative polyelectrolytes using monomers coming from renewable sources

240 p.

Desenvolvimento e caraterização de hidrogéis físicos e químicos a partir de polissacarídeos naturais

Dissertação de Mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2016

In situ epicatechin-loaded hydrogel implants for local drug delivery to spinal column for effective management of post-traumatic spinal injuries

Purpose: To prepare hydrogels loaded with epicatechin, a strong antioxidant, anti-inflammatory, and neuroprotective tea flavonoid, and characterise them in situ as a vehicle for prolonged and safer drug delivery in patients with post-traumatic spinal cord injury. Methods: Five in situ gel formulations were prepared using chitosan and evaluated in terms of their visual appearance, clarity, pH, viscosity, and in vitro drug release. In vivo anti-inflammatory activity was determined and compared with 2 % piroxicam gel as standard. Motor function activity in a rat model of spinal injury was examined comparatively with i.v. methylprednisolone as standard. Results: The N-methyl pyrrolidone solution (containing 1 % w/w epicatechin with 2 to 10 % w/w chitosan) of the in situ gel formulation had a uniform pH in the range of 4.01 ± 0.12 to 4.27 ± 0.02. High and uniform drug loading, ranging from 94.48 ± 1.28 to 98.08 ± 1.24 %, and good in vitro drug release (79.48 ± 2.84 to 96.48 ± 1.02 % after 7 days) were achieved. The in situ gel prepared from 1 % epicatechin and 2 % chitosan (E5) showed the greatest in vivo anti-inflammatory activity (60.58 % inhibition of paw oedema in standard carrageenan-induced hind rat paw oedema model, compared with 48.08 % for the standard). The gels showed significant therapeutic effectiveness against post-traumainduced spinal injury in rats. E5 elicited maximum motor activity (horizontal bar test) in the spinal injury rat model; the rats that received E5 treatment produced an activity score of 3.62 ± 0.02 at the end of 7 days, compared with 5.0 ± 0.20 following treatment with the standard. Conclusion: In situ epicatechin-loaded gel exhibits significant neuroprotective and anti-inflammatory effects, and therefore can potentially be used for prolonged and safe drug delivery in patients with traumatic spinal cord injury.

Metodologia para avaliação de cinemática de partículas gasosas em fluidos de viscosidade variável com o tempo e sua aplicação na construção de poços de petróleo

Many challenges have been presented in petroleum industry. One of them is the preventing of fluids influx during drilling and cementing. Gas migration can occur as result of pressure imbalance inside the well when well pressure becomes lower than gas zone pressure and in cementing operation this occurs during cement slurry transition period (solid to fluid). In this work it was developed a methodology to evaluate gas migration during drilling and cementing operations. It was considered gel strength concept and through experimental tests determined gas migration initial time. A mechanistic model was developed to obtain equation that evaluates bubble displacement through the fluid while it gels. Being a time-dependant behavior, dynamic rheological measurements were made to evaluate viscosity along the time. For drilling fluids analyzed it was verified that it is desirable fast and non-progressive gelation in order to reduce gas migration without affect operational window (difference between pore and fracture pressure). For cement slurries analyzed, the most appropriate is that remains fluid for more time below critical gel strength, maintaining hydrostatic pressure above gas zone pressure, and after that gels quickly, reducing gas migration. The model developed simulates previously operational conditions and allow changes in operational and fluids design to obtain a safer condition for well construction

Prevalência da infecção por HPV e perfil das mulheres frente ao exame de papanicolau no município de São José de Mipibú/RN.

The Human Papillomavirus (HPV) infection is the major sexually transmitted disease all over the world. There are many factors associated to infection and the virus persistency in the organism. This study aims to evaluate the women's knowledge, attitudes and practice about the Papanicolaou test (Pap), as well as analyze the HPV and Chlamydia trachomatis infections prevalences in sexually active women from the city of São José do Mipibu/RN/Brazil. This research was divided in two steps (step I and step II), using different methodologies and samples each. The samples collected in each step, even socio-demographic or from uterus cervix, are from different patients e were analyzed separated. In step I was evaluated 267 rural and urban zone women s knowledge, attitudes and practices about the Pap by home interview. In the step II were included 605 women with age ranged from 15 to 71 years old, with mean of 33,5 years old and from each one were collected two cervical samples, one for Pap and other for molecular biology, beside the epidemiological interview to investigate the correlation between prevalence of HPV infection and risk factors. To molecular analyses, the samples were processed using a mammal rapid DNA extraction technique protocol. For C. trachomatis DNA detection were used the CP24/27 primers, and GP5+/GP6+ to HPV. PCR products were analyzed by electrophoresis on 8% polyacrylamide gels, followed by silver staining. The results of the step I showed that, in spite of only 46,1% of the interviewed women they have demonstrated to possess appropriate knowledge on the Pap test, the attitude and practice proportions were significantly larger, 63,3% and 64,4% respectively. The largest education degree presented association with adaptation of the knowledge, attitudes and practice, while neglect, lack of solicitation of the exam for the doctor and shame, came as main barriers for the accomplishment of the exam. In the stage II the HPV general prevalence was 28,9%, being 26,7% in the women with normal cytology or benign alterations, 26,7% in the ones that had atypical squamous cells of undetermined significance (ASC-US) and 80% in those with Low grade squamous intraepithelial lesion (LSIL). the HPV infection prevalence was larger in the patients with up to 30 years of age and in the unmarried women, and those that had more than one sexual partner presented larger infection risk. The results show that the sexual relationship with multiple partners increased the infection risk for HPV and consequently the possibility of the occurrence of lesions uterine cervix

Paléoécologie d’une tourbière à pergélisol en dégradation du sud des Territoires du Nord-Ouest : implications pour le cycle du carbone

Les tourbières ont contribué à refroidir le climat terrestre pendant l’Holocène en accumulant un réservoir de carbone important. Dans la forêt boréale canadienne, les sols gelés en permanence (pergélisols) sont répandus et ceux-ci sont principalement localisés dans les tourbières où ils forment des plateaux surélevés. Le dégel du pergélisol, causé entre autres par le réchauffement atmosphérique ou d’autres perturbations, provoque l’effondrement des plateaux et la saturation en eau du sol ce qui modifie entre autres le couvert végétal et le cycle du carbone. Les modélisations suggèrent que les latitudes nordiques seront les plus affectées par le réchauffement climatique alors qu’on y observe déjà un recul du couvert du pergélisol. Il est primordial de comprendre comment le dégel du pergélisol affecte la fonction de puits de carbone des tourbières puisque des rétroactions sur le climat sont possibles si une grande quantité de gaz à effet de serre est émise ou séquestrée. J’utilise une chronoséquence représentant le temps depuis le dégel d’un plateau de pergélisol des Territoires du Nord-Ouest pour comprendre les facteurs influençant l’aggradation et la dégradation du pergélisol dans les tourbières et évaluer l’effet du dégel sur l’accumulation de carbone et la préservation du carbone déjà accumulé. Les taux d’accumulation de carbone associés à la présence de pergélisol dans le passé et au présent sont lents, et la tourbe est moins décomposée dans les secteurs ayant été affectés plus longtemps par le pergélisol. En somme, le pergélisol réduit l’accumulation de carbone en surface mais permet une meilleure préservation du carbone déjà accumulé.

Paléoécologie d’une tourbière à pergélisol en dégradation du sud des Territoires du Nord-Ouest : implications pour le cycle du carbone

Les tourbières ont contribué à refroidir le climat terrestre pendant l’Holocène en accumulant un réservoir de carbone important. Dans la forêt boréale canadienne, les sols gelés en permanence (pergélisols) sont répandus et ceux-ci sont principalement localisés dans les tourbières où ils forment des plateaux surélevés. Le dégel du pergélisol, causé entre autres par le réchauffement atmosphérique ou d’autres perturbations, provoque l’effondrement des plateaux et la saturation en eau du sol ce qui modifie entre autres le couvert végétal et le cycle du carbone. Les modélisations suggèrent que les latitudes nordiques seront les plus affectées par le réchauffement climatique alors qu’on y observe déjà un recul du couvert du pergélisol. Il est primordial de comprendre comment le dégel du pergélisol affecte la fonction de puits de carbone des tourbières puisque des rétroactions sur le climat sont possibles si une grande quantité de gaz à effet de serre est émise ou séquestrée. J’utilise une chronoséquence représentant le temps depuis le dégel d’un plateau de pergélisol des Territoires du Nord-Ouest pour comprendre les facteurs influençant l’aggradation et la dégradation du pergélisol dans les tourbières et évaluer l’effet du dégel sur l’accumulation de carbone et la préservation du carbone déjà accumulé. Les taux d’accumulation de carbone associés à la présence de pergélisol dans le passé et au présent sont lents, et la tourbe est moins décomposée dans les secteurs ayant été affectés plus longtemps par le pergélisol. En somme, le pergélisol réduit l’accumulation de carbone en surface mais permet une meilleure préservation du carbone déjà accumulé.

Copper ions binding in cu‐alginate gelation

Alginate polysaccharide forms viscous aqueous dispersions and has the ability to form gels in the presence of divalent cations such as calcium and copper. In this work, we have studied cooper ions binding during Cu‐alginate gelation, obtaining quantitative information about the amount and kinetics of cation binding. Our results indicate that copper binding during gelation occurs until a Langmuir‐type equilibrium is reached between bound and free ions in the gel‐contacting solution. The kinetics of metal ions binding can be modeled using Ritchie equation–derived models, allowing the prediction of ionic binding and gel formation temporal evolution. The ratio between cationic and polysaccharide quantities in the gelation system determines the kinetics of gelation and the characteristics of the gel formed. The experimental results and models applied in the work give more insights on alginate gelation and contribute to a reliable design and control of production methods for alginate gel structures.

Modèle analytique de pénétration de particules dans la peau par injection biolistique

L'objectif principal de ce projet était de comprendre et d'identifier les paramètres et conditions influençant la pénétration de microparticules dans la peau afin d'améliorer l'efficacité de l'injecteur sans-aiguille. De toute évidence, les modèles présents dans la littérature ne conviennent pas pour décrire, de façon analytique, les phénomènes qui se produisent lorsque les microparticules pénètrent dans la peau ni même lorsqu'un projectile sphérique est projeté dans un gel. Pour atteindre l'objectif du projet, il a d'abord été nécessaire d'avoir une vue d'ensemble de ce qu'est l'injection sans aiguille et de son fonctionnement ainsi que de connaître les particularités de la peau. Ensuite, l'étude des différents modèles présents dans la littérature, pour l'injection sans aiguille, mais aussi dans le domaine de la balistique a apporté des pistes de réflexion afin de développer le modèle analytique. Face aux imprécisions des paramètres reliés aux microparticules ainsi qu'à la peau et face à l'absence d'outils pour raffiner les paramètres, le modèle a été développé avec un système macroscopique. Ainsi, des projectiles macroscopiques ont été tirés dans des gels transparents afin de visualiser les phénomènes qui se produisent et de suivre la position du projectile dans le gel en temps réel. Ces données ont ensuite été utilisées afin d'établir un système de forces pouvant décrire correctement les forces appliquées sur le projectile et prédire la profondeur maximale atteinte par celui-ci. Des tests d'indentation quasi-statiques et dynamiques ont aussi été effectués sur les gels afin de caractériser leurs propriétés mécaniques et viscoélastiques et d'approfondir la compréhension de leur mécanisme de rupture. Les trois contributions significatives de cette thèse sont le développement d'un modèle analytique de pénétration de projectiles dans des gels, une méthode de caractérisation de la viscosité et de la contrainte ultime à la rupture à de hauts taux de déformation ainsi que l'estimation de la vitesse limite pour qu'un projectile pénètre le gel en fonction des paramètres intrinsèques du projectile et du gel. En ce qui a trait à la peau, le modèle prédit correctement la profondeur finale atteinte par les microparticules ayant un diamètre plus grand ou égal à celui des cellules (pénétration extracellulaire), mais n'est pas valide pour les microparticules ayant un diamètre plus petit que la cellule, car le mécanisme de pénétration est différent (pénétration intracellulaire).

Diferenciación molecular de Lemna aequinoctialis y L. Valdiviana (lemnaceae) por patrones proteicos

El estudio se llevó a cabo en el Laboratorio de Genética Molecular de la Universidad Nacional, Heredia, Costa Rica. Se utilizaron plantas acuáticas macrófitas de Lemna valdiviana y L. aequinoctialis previamente identificadas. Estas especies habitan en aguas ricas en sales disueltas y aguas servidas. Recientemente se les consideró como un indicador de la contaminación ocasionada por pesticidas y herbicidas en el agua. La composición proteica llega a niveles entre 38 y 43% de materia seca, importante para diversos usos. La extracción de proteínas totales, por medio de electroforesis discontinua en gel de poliacrilamida, se realizó en condiciones reductoras con SDS (SDS-PAGE). Los geles separadores empleados fueron al 8 y 10%, gel espaciador al 4% y la tinción se efectuó con azul commassie. Los diversos patrones proteicos reflejaron diferencias genéticas entre ambas especies que se pueden deber a las diferencias de hábitat y de reproducción.

Exploring New Material and Analytical Method for Characterization and Conservation of Artifacts

In this dissertation, we focus on developing new green bio-based gel systems and evaluating both the cleaning efficiency and the release of residues on the treated surface, different micro or no destructive techniques, such as optical microscopy, TGA, FTIR spectroscopy, HS-SPME and micro-Spatially Offset Raman spectroscopy (micro-SORS) were tested, proposing advanced analytical protocols. In the first part, a ternary PHB-DMC/BD gel system composed by biodiesel, dimethyl carbonate and poly-3 hydroxybutyrate was developed for cleaning of wax-based coatings applied on indoor bronze. The evaluation of the cleaning efficacy of the gel was carried out on a standard bronze sample which covered a layer of beeswax by restores of Opificio delle Pietre Dure in Florence, and a real case precious indoor bronze sculpture Pulpito della Passione attributed to Donatello. Results obtained by FTIR analysis showed an efficient removal of the wax coating. In the second part, two new kinds of combined gels based on electrospun tissues (PVA and nylon) and PHB-GVL gel were developed for removal of dammar varnish from painting. The electrospun tissue combined gels exhibited good mechanical property, and showed good efficient in cleaning over normal gel. In the third part, green deep eutectic solvent which consists urea and choline chloride was proposed to produce the rigid gel with agar for the removal of proteinaceous coating from oil painting. Rabbit glue and whole egg decorated oil painting mock-ups were selected for evaluating its cleaning efficiency, results obtained by ATR analysis showed the DES-agar gel has good cleaning performance. Furthermore, we proposed micro-SORS as a valuable alternative non-destructive method to explore the DES diffusion on painting mock-up. As a result, the micro-SORS was successful applied for monitoring the liquid diffusion behavior in painting sub-layer, providing a great and useful instrument for noninvasive residues detection in the conservation field.