Dextran and protamine-based solid lipid nanoparticles as potential vectors for the treatment of X-linked juvenile retinoschisis

This is a copy of an article published in the Human gene therapy © 2012 copyright Mary Ann Liebert, Inc.; Human gene therapy is available online at: http://online.liebertpub.com.

The effects of surface tension on the elastic properties of nano structures

In the absence of external loading, surface tension will induce a residual stress field in the bulk of nano structures. However, in the prediction of mechanical properties of nano structures, the elastic response of the bulk is usually described by classical Hooke’s law, in which the aforementioned residual stress was neglected in the existing literatures. The present paper investigates the influences of surface tension and the residual stress in the bulk induced by the surface tension on the elastic properties of nano structures. We firstly present the surface elasticity in the Lagrangian and the Eulerian descriptions and point out that even in the case of infinitesimal deformations the reference and the current configurations should be discriminated; otherwise the out-plane terms of surface displacement gradient, associated with the surface tension, may sometimes be overlooked in the Eulerian descriptions, particularly for curved and rotated surfaces. Then, the residual stress in the bulk is studied through the non-classical boundary conditions and used to construct the linear elastic constitutive relations for the bulk material. Finally, these relations are adopted to analyze the size-dependent properties of pure bending of Al nanowires. The present results show that surface tension will considerably affect the effective Young’s modulus of Al nanowires, which decrease with either the decrease of nanowires thickness or the increase of the aspect ratio.

Euler Solution Using Adaptive Cartesian Grid With A Gridless Boundary Treatment

A quadtree-based adaptive Cartesian grid generator and flow solver were developed. The grid adaptation based on pressure or density gradient was performed and a gridless method based on the least-square fashion was used to treat the wall surface boundary condition, which is generally difficult to be handled for the common Cartesian grid. First, to validate the technique of grid adaptation, the benchmarks over a forward-facing step and double Mach reflection were computed. Second, the flows over the NACA 0012 airfoil and a two-element airfoil were calculated to validate the developed gridless method. The computational results indicate the developed method is reasonable for complex flows.

The Flocculation of E. coli with Polyethyleneimine

A comprehensive study was made of the flocculation of dispersed E. coli bacterial cells by the cationic polymer polyethyleneimine (PEI). The three objectives of this study were to determine the primary mechanism involved in the flocculation of a colloid with an oppositely charged polymer, to determine quantitative correlations between four commonly-used measurements of the extent of flocculation, and to record the effect of varying selected system parameters on the degree of flocculation. The quantitative relationships derived for the four measurements of the extent of flocculation should be of direct assistance to the sanitary engineer in evaluating the effectiveness of specific coagulation processes.

A review of prior statistical mechanical treatments of absorbed polymer configuration revealed that at low degrees of surface site coverage, an oppositely- charged polymer molecule is strongly adsorbed to the colloidal surface, with only short loops or end sequences extending into the solution phase. Even for high molecular weight PEI species, these extensions from the surface are theorized to be less than 50 Å in length. Although the radii of gyration of the five PEI species investigated were found to be large enough to form interparticle bridges, the low surface site coverage at optimum flocculation doses indicates that the predominant mechanism of flocculation is adsorption coagulation.

The effectiveness of the high-molecular weight PEI species 1n producing rapid flocculation at small doses is attributed to the formation of a charge mosaic on the oppositely-charged E. coli surfaces. The large adsorbed PEI molecules not only neutralize the surface charge at the adsorption sites, but also cause charge reversal with excess cationic segments. The alignment of these positive surface patches with negative patches on approaching cells results in strong electrostatic attraction in addition to a reduction of the double-layer interaction energies. The comparative ineffectiveness of low-molecular weight PEI species in producing E. coli flocculation is caused by the size of the individual molecules, which is insufficient to both neutralize and reverse the negative E.coli surface charge. Consequently, coagulation produced by low molecular weight species is attributed solely to the reduction of double-layer interaction energies via adsorption.

Electrophoretic mobility experiments supported the above conclusions, since only the high-molecular weight species were able to reverse the mobility of the E. coli cells. In addition, electron microscope examination of the seam of agglutination between E. coli cells flocculation by PEI revealed tightly- bound cells, with intercellular separation distances of less than 100-200 Å in most instances. This intercellular separation is partially due to cell shrinkage in preparation of the electron micrographs.

The extent of flocculation was measured as a function of PEl molecular weight, PEl dose, and the intensity of reactor chamber mixing. Neither the intensity of mixing, within the common treatment practice limits, nor the time of mixing for up to four hours appeared to play any significant role in either the size or number of E.coli aggregates formed. The extent of flocculation was highly molecular weight dependent: the high-molecular-weight PEl species produce the larger aggregates, the greater turbidity reductions, and the higher filtration flow rates. The PEl dose required for optimum flocculation decreased as the species molecular weight increased. At large doses of high-molecular-weight species, redispersion of the macroflocs occurred, caused by excess adsorption of cationic molecules. The excess adsorption reversed the surface charge on the E.coli cells, as recorded by electrophoretic mobility measurements.

Successful quantitative comparisons were made between changes in suspension turbidity with flocculation and corresponding changes in aggregate size distribution. E. coli aggregates were treated as coalesced spheres, with Mie scattering coefficients determined for spheres in the anomalous diffraction regime. Good quantitative comparisons were also found to exist between the reduction in refiltration time and the reduction of the total colloid surface area caused by flocculation. As with turbidity measurements, a coalesced sphere model was used since the equivalent spherical volume is the only information available from the Coulter particle counter. However, the coalesced sphere model was not applicable to electrophoretic mobility measurements. The aggregates produced at each PEl dose moved at approximately the same vlocity, almost independently of particle size.

PEl was found to be an effective flocculant of E. coli cells at weight ratios of 1 mg PEl: 100 mg E. coli. While PEl itself is toxic to E.coli at these levels, similar cationic polymers could be effectively applied to water and wastewater treatment facilities to enhance sedimentation and filtration characteristics.

Effect of pressure on mechanical behavior of filled elastomers

The Young's modulus, stress-strain curves, and failure properties of glass bead-filled EPDM vulcanizates were studied under superposed hydrostatic pressure. The glass bead-filled EPDM was employed as a representation of composite systems, and the hydrostatic pressure controls the filler-elastomer separation under deformation. This separation shows up as a volume change of the system, and its infuence is reflected in the mechanical behavior as a reinforcing effect of variable degree.

The strain energy stored in the composite system in simple tension was calculated by introducing a model which is described as a cylindrical block of elastomer with two half spheres of filler on each end with their centers on the axis of the cylinder. In the derivation of the strain energy, assumptions were made to obtain the strain distribution in the model, and strain energy-strain relation for the elastomer was also assumed. The derivation was carried out for the case of no filler-elastomer separation and was modified to include the case of filler-elastomer separation.

The resulting strain energy, as a function of stretch ratio and volume of the system, was used to obtain stress-strain curves and volume change-strain curves of composite systems under superposed hydrostatic pressure.

Changes in the force and the lateral dimension of a ring specimen were measured as it was stretched axially under a superposed hydrostatic pressure in order to calculate the mechanical properties mentioned above. A tensile tester was used which is capable of sealing the whole system to carry out a measurement under pressure. A thickness measuring device, based on the Hall effect, was built for the measurement of changes in the lateral dimension of a specimen.

The theoretical and experimental results of Young's modulus and stress-strain curves were compared and showed fairly good agreement.

The failure data were discussed in terms of failure surfaces, and it was concluded that a failure surface of the glass-bead-filled EPDM consists of two cones.

Projetos de cuidado em Fisioterapia

As práticas de cuidado em fisioterapia, em muitas situações, resgatam a função do fisioterapeuta de executor de técnicas que lhe era atribuída nos primórdios da profissão. Ao exercer essa função meramente técnica, muitas vezes deixando-se substituir pelo equipamento nas suas ações, o profissional compromete o estabelecimento do vínculo terapeuta-paciente, contribuindo para o esvaziamento do encontro em saúde. Nessas situações, predomina o êxito técnico (a eficiência na realização do procedimento) sobre o sucesso prático (os benefícios trazidos para vida das pessoas). Para que o sucesso prático seja atingido, é fundamental que haja o questionamento sobre o que sonham as pessoas, profissionais e pacientes, para as suas vidas e para a saúde, quais são suas perspectivas e projetos de vida, seus projetos de felicidade. Nesse sentido, é imprescindível considerar, também, os projetos de felicidade dos profissionais da saúde enquanto sujeitos desse encontro. Afinal, é a partir deles que o profissional elabora o seu projeto de cuidado para cada paciente. Assim, esse trabalho buscou compreender os elementos que configuram a construção de projetos de cuidado em fisioterapia a partir da reflexão dos próprios fisioterapeutas. Para tanto, utilizou-se a metodologia qualitativa de pesquisa por meio de entrevistas semi-estruturadas para que fossem produzidas narrativas da história de vida do trabalho. Os discursos foram analisados integralmente e a categorização foi feita em três sub-temas: exercício profissional, relação com os pacientes e reflexões. Foi possível perceber que muitos dos arranjos de trabalho estabelecidos visam coibir o vínculo profissional-paciente, transformando-o em valor de troca e mercantilizando a relação terapêutica. Expropriada do vínculo, a prática se resume à realização de procedimentos independentes de sua finalidade, minando as possibilidades de sucesso prático. Nesse caso, não é a tecnologia que gera o afastamento e a mecanização, mas são as estratégias de mercantilização do cuidado fisioterápico. Essa situação só pode ocorrer por um processo de subordinação do profissional e seu saber, o que está fortemente associado a condições de trabalho exploratórias. Podemos dizer que a mercantilização do cuidado facilita a restrição sobre as condições de trabalho e também é fruto dela. O problema é que essa restrição é vista pelos profissionais como não definitiva, mas como um caminho para se alcançar reconhecimento na busca pelo exercício liberal da fisioterapia. A intenção desse estudo não foi traçar um plano normativo de conduta para a profissão, mas imaginamos que o equacionamento dessas questões passa necessariamente pelo reconhecimento, pelas inquietações e indignações com o problema. O que se espera, portanto, é facilitar esse processo de desconforto por meio da proximidade dessas questões trazidas pelas narrativas.

A control of gas-vacuolate cyanobacteria

The cyanobacteria that cause problems in water supply are principally the colonial forms that are buoyed up by gas vesicles. The success of these organisms is due, in part, to their gas vesicles, which enable them to perform vertical migrations or to maintain themselves in the euphotic zone. The gas vesicles are also the root cause of the problems. In calm periods they cause the cyanobacteria to float to the water surface forming noxious scums, and they may prevent the colonies from sedimenting in water treatment plants. Gas vesicles are hollow, gas-filled structures; they are rigid but can be collapsed by the application of pressure. Their critical collapse pressure is influenced by their dimensions, which vary in different organisms. Gas vesicles are formed by the assembly of two types of protein, which determine their mechanical and physical properties. Methods for collapsing gas vesicles in natural populations of cyanobacteria will be considered. They may have application to the control of cyanobacteria in water supply.

Atividade pró-trombótica da toxina ExoU de Pseudomonas aeruginosa detectada em modelos experimentais in vivo e in vitro

Pseudomonas aeruginosa é um importante agente de pneumonia, particularmente em pacientes submetidos à ventilação mecânica, que pode evoluir para sepse, com elevadas taxas de letalidade. Na sepse, o processo inflamatório sistêmico exacerbado favorece o desequilíbrio entre as vias de coagulação e fibrinólise e a instalação de um estado pró-coagulante, com o aparecimento de trombose microvascular, coagulação intravascular disseminada e falência de múltiplos órgãos. Conhecendo a potente atividade pró-inflamatória da toxina ExoU produzida por P. aeruginosa, decorrente de sua atividade fosfolipásica A2, o objetivo desta tese foi investigar seu potencial de indução de alterações hemostáticas relacionadas à patogênese da sepse. Utilizando modelo de sepse em camundongos inoculados, por via intratraqueal, com suspensões de P. aeruginosa produtora de ExoU (PA103) ou de cepa com deleção do gene exoU, não produtora da toxina, foi mostrado que ExoU determinou maior gravidade da infecção, maior taxa de letalidade, leucopenia, trombocitose, hiperpermeabilidade vascular e transudação plasmática, evidenciadas, respectivamente, pela maior concentração de proteínas nos lavados broncoalveolares (LBAs) e acúmulo do corante Azul de Evans, previamente inoculado nos animais, por via endovenosa, no parênquima renal. ExoU favoreceu, também, a ativação plaquetária, confirmada pela maior concentração de plaquetas expressando P-selectina em sua superfície, maior número de micropartículas derivadas de plaquetas e maior concentração plasmática de tromboxano A2. A histopatologia dos pulmões e rins dos animais infectados com PA103 confirmou a formação de microtrombos, que não foram detectados nos animais controles ou infectados com a cepa mutante. Nos pulmões, a produção de ExoU determinou intensa resposta inflamatória com maior concentração de leucócitos totais e polimorfonucleados, interleucina-6 e fator de necrose tumoral-α nos LBAs. A análise imunohistoquímica mostrou intensa deposição de fibrina nos alvéolos e septos interalveolares. A atividade pró-coagulante dependente do fator tissular detectada nos LBAs dos camundongos infectados com PA103 foi independente da produção do inibidor da via de ativação do fator tissular (TFPI), mas associada ao aumento da produção do inibidor do ativador do plasminogênio-1 (PAI-1). Para investigar a participação do fator de ativação plaquetária (PAF) na liberação de PAI-1, foi pesquisada a atividade da enzima PAF-acetil-hidrolase (PAF-AH) nos LBAs dos camundongos. A atividade de PAF-AH apresentou-se significativamente elevada nos LBA dos camundongos infectados com PA103. O tratamento dos animais com um inibidor do PAF, antes da infecção, resultou na diminuição significativa das concentrações de PAI-1 e de leucócitos totais, bem como da atividade pró-coagulante dos LBAs. In vitro, ExoU induziu maior expressão do RNA mensageiro de PAI-1 e maior liberação da proteína PAI-1 nos sobrenadantes de células epiteliais respiratórias da linhagem A549. O tratamento das células A549 com um anticorpo anti-receptor de PAF, antes da infecção, reduziu significativamente a concentração de PAI-1 nos sobrenadantes de células infectadas com a cepa selvagem. Estes resultados demonstraram um novo mecanismo de virulência de P. aeruginosa através da atividade pró-trombótica de ExoU e a possibilidade de utilização da identificação de ExoU em isolados clínicos de pacientes graves como um marcador prognóstico para estes pacientes.

Papel das hemaglutininas 67-72p de Corynebacterium diphtheriae na ligação a proteínas plasmáticas, superfícies celulares, invasão e indução de apoptose

Corynebacterium diphtheriae pode ser isolado tanto de quadros de difteria clássica, quanto de infecções sistêmicas, como endocardite. O fibrinogênio (Fbn) e a fibronectina (Fn) são glicoproteínas presentes na matriz extracelular de tecidos conjuntivos. A influência destas proteínas na patogênese das infecções locais e invasivas causadas por C. diphtheriae é objeto de estudo devido ao fato do bacilo diftérico poder ser encontrado em lesões nas quais o Fbn e a Fn são predominantes, incluindo a pseudomembrana diftérica e vegetações cardíacas presentes na endocardite infecciosa. São crescentes as evidências de que o C. diphtheriae pode, além de aderir, ser internalizado por células em cultura. No presente estudo, investigou-se a participação de C. diphtheriae e das proteínas de superfície 67-72p na aderência à Fn e ao Fbn de plasma humano e a eritrócitos. A aderência às células HEp-2 e internalização também foram analisadas. A participação de 67-72p nos mecanismos de morte celular foi avaliada através das colorações por Azul de Tripan e 46-diamidino-2-fenil indol (DAPI), pelo ensaio de redução utilizando dimetil-tiazol-difenil tetrazólio (MTT) e por citometria de fluxo. As 67-72p foram extraídas da superfície da amostra toxigênica C. diphtheriae subsp. mitis CDC-E8392 através de processos mecânicos e precipitação com sulfato de amônio saturado. Análises por SDS-PAGE e immunoblotting detectaram a presença das bandas protéicas de 67 e 72kDa nas amostras toxinogênicas e atoxinogênicas analisadas, as quais pertenciam aos biotipos fermentador e não fermentador de sacarose. C. diphtheriae foi capazes não só de formar agregados na presença de plasma de coelho, mas também de converter Fbn em fibrina independentemente da presença do gene tox. No entanto, a amostra atoxinogênica ATCC 27010 (tox-) foi menos aderente ao Fbn do que a homóloga ATCC 27012 (tox+). A interação bacteriana com eritrócitos foi inibida somente pela Fn. Ligações entre Fn e/ou Fbn com 67-72p foram demonstradas por dot blotting, ELISA e/ou ensaios utilizando fluorescência. As 67-72p foram capazes de inibir as interações bacterianas com o Fbn, indicando que 67-72p podem participar do processo de aderência do patógeno aos tecidos do hospedeiro. Através da microscopia óptica, demonstrou-se a ligação de 67-72p adsorvidas em microesferas de látex com células HEp-2. Anticorpos de coelho do tipo IgG anti 67-72p interferiram somente com a expressão do padrão de aderência do tipo difuso, normalmente apresentado pela amostra CDC-E8392. A Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e a inibição da internalização bacteriana pela IgG anti 67-72p ou por 67-72p indicaram o papel de 67-72p como invasina. Alterações do citoesqueleto de células HEp-2 com acumulação de actina polimerizada, induzida por microesferas sensibilizadas com 67-72p, foi observada pelo fluorescent actin staining (FAS) test. Foi visualizado um aumento no número de bactérias viáveis no compartimento intracelular após tratamento de células HEp-2 ou dos microrganismos com Fn. A presença de partículas de látex adsorvidas com 67-72p no interior de vacúolos frouxos em células HEp-2 sugeriu que estas proteínas podem causar efeito citotóxico. A avaliação através das colorações com Azul de Tripan, DAPI e os ensaios de redução utilizando MTT demonstraram um decréscimo na viabilidade de células tratadas com 67-72p. As mudanças morfológicas observadas 3 horas após o início do tratamento com 67-72p incluíram vacuolização, fragmentação nuclear e formação de corpúsculos apoptóticos. A citometria de fluxo revelou um decréscimo de 15,13% no volume/tamanho de células tratadas com 67-72p. Além disso, o ensaio utilizando Iodeto de Propídio (IP) e Anexina V (AV)-FITIC demonstrou que havia 66,1% de células vivas (IP-/AV-), 16,6% de células em apoptose inicial (IP-/AV+) e 13,8% de células em apoptose tardia ou necrose secundária. Em conclusão, as 67-72p estão diretamente envolvidas na interação com Fn e Fbn. As proteínas não fimbriais 67-72p são hemaglutininas implicadas na aderência a células respiratórias e na internalização. Além disso, estas proteínas podem atuar como fatores de virulência em potencial para induzir apoptose de células epiteliais nos estágios iniciais da difteria e nas infecções invasivas causadas pelo C. diphtheriae

Influence of oxygen plasma treatment on properties of ZrO2 films prepared by e-beam evaporation techniques

Zirconia films were prepared by e-beam evaporation, and oxygen plasma treatment was used to modify film properties. Spectrophotometry, x-ray diffractometry (XRD), and atomic force microscopy were used to characterize refractive index, extinction coefficient, rnicrostructure, and surface roughness, respectively. The experimental results indicate that both refractive index and extinction coefficient of the films were reduced slightly after oxygen plasma treatment, with the decrease of intrinsic stress and surface roughness. From XRD spectra, the intensity decrease of the T(110) diffraction peak was clearly observed after the treatment, which was caused by the restructuring of the film atoms. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Influence of oxygen post-treatment on laser-induced damage of antireflection coatings prepared by electron-beam evaporation and ion beam assisted deposition

Antireflection coatings at the center wavelength of 1053 nm were prepared on BK7 glasses by electron-beam evaporation deposition (EBD) and ion beam assisted deposition (IBAD). Parts of the two kinds of samples were post-treated with oxygen plasma at the environment temperature after deposition. Absorption at 1064 nm was characterized based on surface thermal lensing (STL) technique. The laser-induced damage threshold (LIDT) was measured by a 1064-nm Nd:YAG laser with a pulse width of 38 ps. Leica-DMRXE Microscope was applied to gain damage morphologies of samples. The results revealed that oxygen post-treatment could lower the absorption and increase the damage thresholds for both kinds of as-grown samples. However, the improving effects are not the same. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thermal-mechanical modeling of nodular defect embedded within multilayer coatings

The initiation of laser damage within optical coatings can be better understood by thermal-mechanical modeling of coating defects. The result of this modeling shows that a high-temperature rise and thermal stress can be seen just inside the nodular defect compared to surrounding coating layers. The temperature rise and thermal stress tend to increase with seed diameter. Shallower seed tend to cause higher temperature rise and greater thermal stress. There is a critical seed depth at which thermal stress is largest. The composition of the seed resulting from different coating-material emission during evaporation can affect the temperature rise and thermal stress distribution.

Estudo do crescimento bacteriano e da aplicação de procedimentos de limpeza e desinfecção no aço inoxidável 304L

Técnicas de limpeza química ou mecânica são comumente empregadas para evitar a formação de biofilmes e problemas associados com a colonização de superfícies por micro-organismos. Neste trabalho, amostras de aço inox 304L foram submetidas a ensaios acelerados de crescimento de biofilme, o qual foi posteriormente removido por tratamentos de limpeza e desinfecção (choque térmico com água a 70C por 1h, limpeza com ácido fosfórico 20 % v/v por 30min e desinfecção com peróxido de hidrogênio 0,17 % v/v por 1h). Com o objetivo de verificar a influência destes tratamentos na remoção do biofilme, este foi caracterizado (por quantificação microbiana e análises de espectroscopia de impedância eletroquímica - EIE), antes e após a aplicação dos tratamentos. Dois casos foram estudados. No primeiro caso, simularam-se condições presentes em tubulações de ambientes hospitalares e sistemas de distribuição de água quente. O micro-organismo utilizado foi a bactéria Serratia marcences. O processo de formação de biofilme e posterior limpeza e desinfecção foi realizado de modo contínuo durante 15 semanas. Os resultados de quantificação microbiana e de EIE mostraram que desde a primeira semana de exposição e ao longo dos ensaios, formou-se um biofilme aderente à superfície do aço e que o emprego dos tratamentos de limpeza e desinfecção não foi eficaz na remoção do biofilme. Em um segundo caso, simularam-se condições presentes em tubulações da indústria de água mineral, empregando-se a bactéria Pseudomonas aeruginosa. Neste caso, as técnicas de limpeza e desinfecção foram aplicadas individualmente e em conjunto. A aplicação de choque térmico, assim como da limpeza ácida, sobre um biofilme com 72 h de formação foi capaz de eliminar as bactérias viáveis, presentes na superfície do aço. Entretanto, a desinfecção com peróxido de hidrogênio não foi capaz de eliminá-las. Nas duas condições, porém, as análises de EIE do sistema aço/biofilme mostraram que o mesmo não foi completamente removido da superfície do metal. Correlacionando os dois casos, pode-se inferir que a superfície do aço inox 304L é rapidamente colonizada pelas duas espécies microbianas e que as técnicas de limpeza e desinfecção são capazes de reduzir e até eliminar as células viáveis, embora não removam completamente o biofilme da superfície. Por outro lado, é importante ressaltar que fatores como a arquitetura, espessura e porosidade do biofilme, e propriedades intrínsecas da superfície, são fatores que afetam os valores de impedância medidos, sendo necessário considerá-los na análise, tanto da formação do biofilme, quanto dos efeitos dos procedimentos de limpeza e desinfecção