Application of battery energy storage in the Québec interconnection

Le Système Stockage de l’Énergie par Batterie ou Batterie de Stockage d’Énergie (BSE) offre de formidables atouts dans les domaines de la production, du transport, de la distribution et de la consommation d’énergie électrique. Cette technologie est notamment considérée par plusieurs opérateurs à travers le monde entier, comme un nouveau dispositif permettant d’injecter d’importantes quantités d’énergie renouvelable d’une part et d’autre part, en tant que composante essentielle aux grands réseaux électriques. De plus, d’énormes avantages peuvent être associés au déploiement de la technologie du BSE aussi bien dans les réseaux intelligents que pour la réduction de l’émission des gaz à effet de serre, la réduction des pertes marginales, l’alimentation de certains consommateurs en source d’énergie d’urgence, l’amélioration de la gestion de l’énergie, et l’accroissement de l’efficacité énergétique dans les réseaux. Cette présente thèse comprend trois étapes à savoir : l’Étape 1 - est relative à l’utilisation de la BSE en guise de réduction des pertes électriques ; l’Étape 2 - utilise la BSE comme élément de réserve tournante en vue de l’atténuation de la vulnérabilité du réseau ; et l’Étape 3 - introduit une nouvelle méthode d’amélioration des oscillations de fréquence par modulation de la puissance réactive, et l’utilisation de la BSE pour satisfaire la réserve primaire de fréquence. La première Étape, relative à l’utilisation de la BSE en vue de la réduction des pertes, est elle-même subdivisée en deux sous-étapes dont la première est consacrée à l’allocation optimale et le seconde, à l’utilisation optimale. Dans la première sous-étape, l’Algorithme génétique NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II) a été programmé dans CASIR, le Super-Ordinateur de l’IREQ, en tant qu’algorithme évolutionniste multiobjectifs, permettant d’extraire un ensemble de solutions pour un dimensionnement optimal et un emplacement adéquat des multiple unités de BSE, tout en minimisant les pertes de puissance, et en considérant en même temps la capacité totale des puissances des unités de BSE installées comme des fonctions objectives. La première sous-étape donne une réponse satisfaisante à l’allocation et résout aussi la question de la programmation/scheduling dans l’interconnexion du Québec. Dans le but de réaliser l’objectif de la seconde sous-étape, un certain nombre de solutions ont été retenues et développées/implantées durant un intervalle de temps d’une année, tout en tenant compte des paramètres (heure, capacité, rendement/efficacité, facteur de puissance) associés aux cycles de charge et de décharge de la BSE, alors que la réduction des pertes marginales et l’efficacité énergétique constituent les principaux objectifs. Quant à la seconde Étape, un nouvel indice de vulnérabilité a été introduit, formalisé et étudié ; indice qui est bien adapté aux réseaux modernes équipés de BES. L’algorithme génétique NSGA-II est de nouveau exécuté (ré-exécuté) alors que la minimisation de l’indice de vulnérabilité proposé et l’efficacité énergétique représentent les principaux objectifs. Les résultats obtenus prouvent que l’utilisation de la BSE peut, dans certains cas, éviter des pannes majeures du réseau. La troisième Étape expose un nouveau concept d’ajout d’une inertie virtuelle aux réseaux électriques, par le procédé de modulation de la puissance réactive. Il a ensuite été présenté l’utilisation de la BSE en guise de réserve primaire de fréquence. Un modèle générique de BSE, associé à l’interconnexion du Québec, a enfin été proposé dans un environnement MATLAB. Les résultats de simulations confirment la possibilité de l’utilisation des puissances active et réactive du système de la BSE en vue de la régulation de fréquence.

Relier les mesures d'atténuation et d'adaptation aux changements climatiques : la situation des régions côtières du Québec

Les conséquences associées aux changements climatiques peuvent déjà être perçues dans différents secteurs socio-économiques. Tel est le cas des zones côtières. Afin d’assurer la pérennité des populations dans les régions insulaires, différentes mesures d’adaptation côtières peuvent être utilisées. Or, ces mesures peuvent parfois manquer de vision à long terme et d’intégration de l’autre type de réaction aux changements climatiques soit l’atténuation. La difficulté à relier adaptation et atténuation est présente dans plusieurs secteurs, dont les zones côtières. La situation dans les territoires Québécois maritimes (plus précisément les côtes de la Côte-Nord, du Bas- Saint-Laurent et de la Gaspésie-Îles-de-la-Madeleine) est semblable à celle observée ailleurs, mais demeure unique étant donné la composition de ses côtes, l’évolution démographique de ces municipalités et son économie fortement basée sur le tourisme et l’industrie des pêches. Les principaux enjeux retrouvés dans ces territoires sont associés au tourisme, à l’industrie de la pêche, à la densité humaine et aux infrastructures qui en découlent ou au milieu naturel. Ces enjeux présentent différentes vulnérabilités face au changement climatique côtier auxquelles les municipalités doivent s’adapter. Les mesures d’adaptation côtières implantées au Québec peuvent être divisées en deux grandes catégories : les mesures techniques et les mesures règlementaires et politiques. Or, afin de s’adapter adéquatement les municipalités doivent faire preuve de multidisciplinarité et combiner les différentes techniques disponibles, ceci peut présenter une difficulté notable. La situation canadienne à l’extérieur du Québec est similaire pour les territoires Atlantiques Canadiens. Du côté du Pacifique, les types de menaces surviennent dans des proportions différentes à celles de l’Est. De façon générale, les provinces les plus à risques de la hausse du niveau des mers sont aussi celles qui utilisent principalement des mesures de protection d’urgence, optant pour une vision à court terme, ceci incluant le Québec. Le cadre législatif encadrant les territoires côtiers québécois du Golfe est complexe. En effet, il s’agit d’une combinaison de lois et règlements fédéraux et provinciaux qui s’entrecoupent, étant donné l’entrecroisement des compétences gouvernemental dans ce secteur. Ceci peut compliquer d’avantages le travail des municipalités québécoises. Afin de faciliter l’implantation de mesures d’adaptation considérant l’atténuation, les municipalités côtières québécoises pourraient développer un cadre d’évaluation des différentes mesures.

Analyse de l'applicabilité de la réglementation pour un changement rapide des comportements citoyens québécois en gestion des matières résiduelles

L’objectif de cet essai est d’analyser l’applicabilité de différentes mesures réglementaires pour favoriser les changements de comportements citoyens en gestion des matières résiduelles, plus particulièrement afin de réduire l’élimination de ces matières. La prise de conscience de plus en plus généralisée à l’égard des enjeux environnementaux ne se reflète en effet pas toujours dans les comportements et actions citoyennes au quotidien et nombreux sont les facteurs qui freinent l’action environnementale. Cette situation se répercute également dans la manière dont les ménages, dans leur vie quotidienne, gèrent leurs matières résiduelles. La gestion de ces matières, dont une partie est destinée à l’élimination, soulève différents enjeux environnementaux, sociaux et économiques. Par ailleurs, parmi ce flot de matières, une quantité importante possède le potentiel d’être mise en valeur, ce qui est possible si ceux qui en ont la responsabilité à un moment ou à un autre, dont les citoyens, posent les bons gestes. Les pouvoirs publics provinciaux et municipaux peuvent utiliser trois principales approches afin de favoriser les bons comportements à cet égard. L’une d’entre elles consiste en l’utilisation de mesures législatives et réglementaires. Ces mesures, étudiées pour différents cas nord-américains, sont applicables en tenant compte des compétences provinciales et municipales. Couplées avec l’approche volontaire ou avec des instruments économiques, elles favorisent la performance des états, provinces ou municipalités qui les ont implantées sur leur territoire. Elles peuvent aussi appuyer sur certains leviers à l’action citoyenne, mais les comportements humains étant extrêmement complexes, ces mesures ne peuvent assurer, à elles seules, un changement rapide et durable des comportements. Les différentes approches, utilisées de façon complémentaire, sont plus à même d’entrainer ce changement. Pour assurer une participation maximale à la gestion des matières résiduelles, faciliter, encourager les bons comportements et favoriser l’engagement est essentiel. La réglementation à elle seule contribue peu à ces facteurs. Néanmoins, si elle s’accompagne d’un message fort, elle contribue à créer un sentiment de devoir partagé avec ses semblables et le sentiment d’une réelle adhésion et volonté politique. Pour une efficacité optimale des mesures en place, c’est l’ensemble des acteurs et générateurs de matières résiduelles qui doivent prendre leur rôle au sérieux, et non uniquement le citoyen. La mise en place de mesures favorisant des changements en amont de la problématique est aussi essentielle, bien que cet aspect ne soit pas élaboré en profondeur considérant les limites de cet essai.

Sinusite maxilar odontogénica

O seio maxilar é o seio paranasal mais susceptível a invasões bacterianas, tanto pelo óstio nasal, como pela cavidade oral. As sinusites maxilares têm como causas mais frequentes, as infecções víricas, rinites alérgicas ou não alérgicas, variações anatómicas, diabetes mellitus, fumar, nadar, mergulhar, escalar a altas atitudes, e as infecções e tratamentos dentários. A pesquisa bibliográfica, foi realizada sem quaisquer limitações temporais, com restrição linguística a Português, Espanhol e Inglês, sendo excluídos os artigos de outros idiomas; em vários livros e revistas, assim como artigos científicos obtidos, entre Maio e Julho de 2015, nos motores de busca Pubmed, ScienceDirect, Scielo, Elsevier e B-on. A sinusite maxilar odontogénica é uma doença infecto-inflamatória, habitualmente associada à ruptura da membrana de Schneider e a processos infecciosos dentários crónicos. Causa hiperplasia e hipertrofia da mucosa, o que origina sinais e sintomas próprios, assim como mudanças radiográficas perceptíveis. Existem diferentes etiologias de causa odontogénica: cárie, doença periodontal, quistos odontogénicos e iatrogenia – tratamento endodôntico não cirúrgico, cirurgia endodôntica, comunicações oro-antrais, implantes dentários, elevação do seio maxilar, cirurgia pré-protética e cirurgia ortognática – sendo que a iatrogenia é a mais comum (cerca de 56%). Esta patologia afecta com mais frequência indivíduos dos 42,7 aos 51, 7 anos, e preferencialmente a região molar, seguida dos pré-molares e em alguns casos, caninos. Os organismos que dominam na fase aguda e crónica, são sensivelmente os mesmos, mas em número diferente, e existe uma conexão entre a flora comensal periapical e a flora patogénica em caso de sinusite maxilar odontogénica. O diagnóstico é essencialmente clínico, no entanto existem diferentes exames complementares para confirmarem ou formarem o diagnóstico. Pela grande acessibilidade ao método radiográfico, torna-se fundamental que o médico dentista saiba diferencial as diversas patologias que afectam o seio maxilar. O tratamento abrange a eliminação da causa dentária e o tratamento farmacológico, da infecção, essencialmente à base de antibióticos, e da dor se esta existir. E o tratamento cirúrgico, que contempla a punção-lavagem sinusal, antrostomia intranasal, técnica de Caldwell-Luc e cirurgia sinusal endoscópica. Concluindo, o médico dentista deve ter um amplo conhecimento sobre esta patologia para que a possa reconhecer, tratar ou preveni-la.

Arte, prazer e bisturi: construção corporal através da body modification

In view of a field research carried out by a team connected to the universe of body modification, it is possible to discern some uses and meanings linked to these forms of body interventions. Body modification or body change is part of the circuit of piercings and tattoos, although they are socially less thinned and more extreme, like scarifications, subcutaneous implants, bifurcated tongues, surfaces and body suspensions. The aim of this paper is to cast an anthropological glance on these practices, joining at the same context all the subjects involved with these techniques, placing them inside the same relational focus and capturing their journeys and trajectories. The discussions are concentrated on the notion of body building and urban life style. Ideas as personal distinctness and prestige imitation are also present in this universe, as well as matters attached to genre, pleasure, art, and to the so-called alternative circuit . This way, the ethnography so far presented here, reveals the complex and contemporaneous character of these practices of body markings in which the body appears as the central element in the experiences of the subjects of this study

Relação coronal do implante com a crista óssea

Introdução: A reabilitação com implantes nas últimas décadas tem evoluído tendo em vista a obtenção de melhores resultados ao nível mecânico/funcional, mas também a nível estético. A relação coronal dos implantes com crista óssea é um dos pontos que tem sido estudado. Objectivo: Realizar uma revisão sobre a relação coronal dos implantes com a crista óssea, com objectivo de responder à seguinte questão “A posição sub-crestal dos implantes em relação à crista óssea é vantajosa?”. Para tal vão ser estudados alguns dos factores que podem influenciar esta decisão. Metodologia: Realizou-se pesquisa bibliográfica recorrendo às bases de dados da “MEDLINE/Pubmed”, “SciELO”, “Science Direct”, “B-on”, “Google Academic” e repositórios de várias universidades portuguesas e estrangeiras, com as palavras-chave: “Bone Cells” ”Bone remodeling”, “Bone Crest”, “Osseointegration”, “Implant Placement”, “Biologic Width” e “Platform Switching”,”Implant Placement Depth” e “Morse Cone”, tendo sido estas associadas entre si. Também foi realizada pesquisa manual em livros dos vários temas estudados. Conclusão: A colocação de implantes ao nível sub-crestal ainda apresenta alguma controvérsia, mas obedecendo a alguns factores, como a utilização de um implante e pilar específicos, pode tornar- se algo muito vantajoso numa perspectiva futura.

Importância da rugosidade da superfície implantar

Desde 1965 em que se colocaram as primeiras próteses osteointegradas sob os princípios de Brånemark, a implantologia sofreu uma constante e notória evolução e consiste, hoje, na primeira linha de tratamento em reabilitação oral. Os mecanismos que induzem a adesão óssea ou a união entre o implante e o osso, ainda não são perfeitamente conhecidos. As conclusões que se obtiveram das pesquisas, demostraram que a taxa de osteointegração dos impantes e o índice de sucesso relacionam-se com a composição química e com a rugosidade da superfície. Os implantes com rugosidades superficiais possuem maior estabilidade primária e modificam os mecanismos de interação das células com a superfície, quando comparados com os de superfície lisa. Quanto à composição química das superfícies dos implantes, as enriquecidas com cálcio e hidroxiapatite, favorecem e promovem o processo de cicatrização e de deposição óssea. Os estudos comparativos entre as superfícies modificadas por métodos de tratamento físicos e/ou químicos, quando comparados com as superfícies maquinadas, demonstram a superioridade das superfícies rugosas em muitos aspectos biomecânicos, sendo hoje um consenso entre a comunidade científica, a superioridade das superfícies modificadas. Independentemente das evidências científicas apontarem para maiores taxas de sucesso associadas ás superfícies tratadas, ainda há um longo caminho a percorrer para colmatar todas as falhas existentes na atualidade. O objetivo deste trabalho foi a realização de uma revisão bibliográfica, através da pesquisa de artigos da Pubmed, B-On, Science Direct, Scielo de forma a aprofundar conhecimentos das vantagens e desvantagens da rugosidade presente na superfície implantar, assim como alertar os médicos dentistas para a importância a ter com a rugosidade em excesso e tentar perceber qual a rugosidade dita ideal. Não se limitou o tempo de pesquisa mas deu-se relevância a referências científicas dos últimos 20 anos, publicados em língua portuguesa e inglesa.

Implante imediato com carga imediata

Dois estágios cirúrgicos, somados a um período de cicatrização de três a seis meses, com a ausência de cargas funcionais foram estabelecidos por Bränemark, em 1977, como protocolo cirúrgico da terapia com implantes osteointegrados. Somente após esse tempo de cicatrização, poderia ocorrer a activação dos implantes e confecção das próteses. O desenvolvimento de vários estudos, com a finalidade de abreviar esse período de cicatrização, a simplificação da terapia restauradora, somados aos avanços tecnológicos, e aos altos índices de sucesso, tornaram os implantes imediatos com carga imediata, uma realidade na reabilitação total ou parcial com implantes, abreviando o tempo de cicatrização, com a colocação de uma prótese provisória imediata, logo no final do primeiro estágio cirúrgico. Para a pesquisa bibliográfica foram utilizadas as palavras-chave immediate loading, immediate provisionalization, post-extractive implant, immediate implant, single tooth implant, post extraction sockets, immediate temporization.

Mucosite e Peri-Implantite

O processo de infecção no sulco peri-implantar leva, inicialmente, a formação de uma mucosite peri-implantar, que pode ser definida como uma inflamação dos tecidos moles periimplantares, sem ocasionar perda óssea, sendo reversível, se o seu diagnóstico for prematuro. A mucosite é definida como inflamação dos tecidos marginais ao redor dos implantes em função. A doença peri-implantar é caracterizada por um processo inflamatório que ocorre a volta dos implantes osseointegrados em função, afecta tecidos moles e duros, e traz como resultado um quadro de perda do osso de suporte do implante e pode ser diagnosticada da mesma forma que a doença periodontal. O objectivo desse trabalho é fazer uma revisão de literatura específica, entre os anos 2000 e 2015 sobre os aspectos clínicos da mucosite e da doença peri-implantar respectivamente, assim como fatores etiológicos, sinais clínicos e radiográficos da doença, e alguns tratamentos propostos na literatura. Estarão escritos os tratamentos como raspagem e curetagem, tratamentos com produtos químicos, terapia fotodinâmica, antibioticoterapia sistêmica e local, uso de membranas e enxertos ósseos. As doenças peri-implantares podem indicar risco de insucesso para o implante, mas podem também ser temporárias e passíveis de tratamento. O estudo conclui, finalmente, que quanto mais cedo o diagnóstico e intervenção, melhor o resultado do tratamento, sendo essencial o monitoramento pelo médico-dentista dos pacientes implantados.

Development and characterization of Poly(L-lactic acid) (PLLA) platforms for bone tissue engineering

The development of scaffolds based on biomaterials is a promising strategy for Tissue Engineering and cellular regeneration. This work focuses on Bone Tissue Engineering, the aim is to develop electrically tailored biomaterials with different crystalline and electric features, and study their impacts onto cell biological behavior, so as to predict the materials output in the enhancement of bone tissue regeneration. It is accepted that bone exhibits piezoelectricity, a property that has been proved to be involved in bone growth/repair mechanism regulation. In addition electrical stimulations have been proved to influence bone growth and repair. Piezoelectric materials are therefore widely investigated for a potential use in bone tissue engineering. The main goal is the development of novel strategies to produce and employ piezoelectric biomaterials, with detailed knowledge of mechanisms involved in cell-material interaction. In the current work, poly (L-lactic) acid (PLLA), a synthetic semi-crystalline polymer, exhibiting biodegradibility, biocompatibility and piezoelectricity is studied and proposed as a promoter of enhanced tissue regeneration. PLLA has already been approved for implantation in human body by the Food and Drug Administration (FDA), and at the moment it is being used in several clinical strategies. The present study consists of first preparing films with different degrees of crystallinity and characterizing these PLLA films, in terms of surface and structural properties, and subsequently assessing the behavior of cells in terms of viability, proliferation, morphology and mineralization for each PLLA configuration. PLLA films were prepared using the solvent cast technique and submitted to different thermal treatments in order to obtain different degrees of crystallinity. Those platforms were then electrically poled, positively and negatively, by corona discharge in order to tailor their electrical properties. The cellular assays were conducted by using two different osteoblast cell lines grown directly onto the PLLA films:Human osteoblast Hob, a primary cell culture and Human osteosarcoma MG-63 cell line. This thesis gives also a comprehensive introduction to the area of Bone Tissue Engineering and provides a review of the work done in this field in the past until today, in that same field, including the one related with bone’s piezoelectricity. Then the experimental part deals with the effects of the crystallinity degrees and of the polarization in terms of surface properties and cellular bio assays. Three different degrees of crystallinity, and three different polarization conditions were prepared; which results in 9 different configurations under investigation.

Correção de colapsos da crista alveolar com tecidos duros

Introdução: Uma adequada planificação é condição sine qua non para o êxito do tratamento com implantes. No entanto, nem sempre a colocação dos implantes na posição tridimensional ideal é, logo à partida, viável. Neste contexto, a correção dos colapsos da crista óssea com tecidos duros assume especial importância. Objetivos: O objetivo desta revisão narrativa é avaliar a eficácia dos diversos procedimentos existentes para aumento do rebordo com tecidos duros, de forma a facilitar a escolha do tratamento ideal. Materiais e Métodos: Pesquisou-se nas bases de dados MEDLINE, B-on e Google Académico. As palavras-chave utilizadas foram: “guided bone regeneration”, “ridge augmentation”, “seibert classification”, “alveolar bone splitting”, “horizontal bone augmentation” e “vertical bone augmentation”. Deu-se especial ênfase a revisões sistemáticas e meta-análises. A pesquisa foi limitada a artigos publicados em inglês, espanhol e em português até abril de 2016. Foram ainda consultados os livros “Tratado de Periodontia Clínica e Implantologia Oral” de Lindhe et al. (2005), “Implantes Dentais Contemporâneos” de Misch et al. (2009) e “Reabilitação com implantes endo-ósseos” de Alcoforado et al. (2008). Resultados: De um modo geral, todos os procedimentos analisados obtiveram altas taxas de sobrevivência aquando da reabilitação com implantes. No entanto, não houve diferenças significativas entre as diversas técnicas que possam levar a uma conclusão relevante sobre qual a melhor técnica a utilizar para este tipo de procedimento. Conclusão: Há evidências insuficientes para sugerir qual a técnica que deve ser preferida para o aumento de rebordo com tecidos duros, pelo que mais estudos são necessários.

Functional alkali tantalate 2D structures for microelectronics and related applications

Alkali tantalates and niobates, including K(Ta / Nb)O3, Li(Ta / Nb)O3 and Na(Ta / Nb)O3, are a very promising ferroic family of lead-free compounds with perovskite-like structures. Their versatile properties make them potentially interesting for current and future application in microelectronics, photocatalysis, energy and biomedics. Among them potassium tantalate, KTaO3 (KTO), has been raising interest as an alternative for the well-known strontium titanate, SrTiO3 (STO). KTO is a perovskite oxide with a quantum paraelectric behaviour when electrically stimulated and a highly polarizable lattice, giving opportunity to tailor its properties via external or internal stimuli. However problems related with the fabrication of either bulk or 2D nanostructures makes KTO not yet a viable alternative to STO. Within this context and to contribute scientifically to the leverage tantalate based compounds applications, the main goals of this thesis are: i) to produce and characterise thin films of alkali tantalates by chemical solution deposition on rigid Si based substrates, at reduced temperatures to be compatible with Si technology, ii) to fulfil scientific knowledge gaps in these relevant functional materials related to their energetics and ii) to exploit alternative applications for alkali tantalates, as photocatalysis. In what concerns the synthesis attention was given to the understanding of the phase formation in potassium tantalate synthesized via distinct routes, to control the crystallization of desired perovskite structure and to avoid low temperature pyrochlore or K-deficient phases. The phase formation process in alkali tantalates is far from being deeply analysed, as in the case of Pb-containing perovskites, therefore the work was initially focused on the process-phase relationship to identify the driving forces responsible to regulate the synthesis. Comparison of phase formation paths in conventional solid-state reaction and sol-gel method was conducted. The structural analyses revealed that intermediate pyrochlore K2Ta2O6 structure is not formed at any stage of the reaction using conventional solid-state reaction. On the other hand in the solution based processes, as alkoxide-based route, the crystallization of the perovskite occurs through the intermediate pyrochlore phase; at low temperatures pyrochlore is dominant and it is transformed to perovskite at >800 °C. The kinetic analysis carried out by using Johnson-MehlAvrami-Kolmogorow model and quantitative X-ray diffraction (XRD) demonstrated that in sol-gel derived powders the crystallization occurs in two stages: i) at early stage of the reaction dominated by primary nucleation, the mechanism is phase-boundary controlled, and ii) at the second stage the low value of Avrami exponent, n ~ 0.3, does not follow any reported category, thus not permitting an easy identification of the mechanism. Then, in collaboration with Prof. Alexandra Navrotsky group from the University of California at Davis (USA), thermodynamic studies were conducted, using high temperature oxide melt solution calorimetry. The enthalpies of formation of three structures: pyrochlore, perovskite and tetragonal tungsten bronze K6Ta10.8O30 (TTB) were calculated. The enthalpies of formation from corresponding oxides, ∆Hfox, for KTaO3, KTa2.2O6 and K6Ta10.8O30 are -203.63 ± 2.84 kJ/mol, - 358.02 ± 3.74 kJ/mol, and -1252.34 ± 10.10 kJ/mol, respectively, whereas from elements, ∆Hfel, for KTaO3, KTa2.2O6 and K6Ta10.8O30 are -1408.96 ± 3.73 kJ/mol, -2790.82 ± 6.06 kJ/mol, and -13393.04 ± 31.15 kJ/mol, respectively. The possible decomposition reactions of K-deficient KTa2.2O6 pyrochlore to KTaO3 perovskite and Ta2O5 (reaction 1) or to TTB K6Ta10.8O30 and Ta2O5 (reaction 2) were proposed, and the enthalpies were calculated to be 308.79 ± 4.41 kJ/mol and 895.79 ± 8.64 kJ/mol for reaction 1 and reaction 2, respectively. The reactions are strongly endothermic, indicating that these decompositions are energetically unfavourable, since it is unlikely that any entropy term could override such a large positive enthalpy. The energetic studies prove that pyrochlore is energetically more stable phase than perovskite at low temperature. Thus, the local order of the amorphous precipitates drives the crystallization into the most favourable structure that is the pyrochlore one with similar local organization; the distance between nearest neighbours in the amorphous or short-range ordered phase is very close to that in pyrochlore. Taking into account the stoichiometric deviation in KTO system, the selection of the most appropriate fabrication / deposition technique in thin films technology is a key issue, especially concerning complex ferroelectric oxides. Chemical solution deposition has been widely reported as a processing method to growth KTO thin films, but classical alkoxide route allows to crystallize perovskite phase at temperatures >800 °C, while the temperature endurance of platinized Si wafers is ~700 °C. Therefore, alternative diol-based routes, with distinct potassium carboxylate precursors, was developed aiming to stabilize the precursor solution, to avoid using toxic solvents and to decrease the crystallization temperature of the perovskite phase. Studies on powders revealed that in the case of KTOac (solution based on potassium acetate), a mixture of perovskite and pyrochlore phases is detected at temperature as low as 450 °C, and gradual transformation into monophasic perovskite structure occurs as temperature increases up to 750 °C, however the desired monophasic KTaO3 perovskite phase is not achieved. In the case of KTOacac (solution with potassium acetylacetonate), a broad peak is detected at temperatures <650 °C, characteristic of amorphous structures, while at higher temperatures diffraction lines from pyrochlore and perovskite phases are visible and a monophasic perovskite KTaO3 is formed at >700 °C. Infrared analysis indicated that the differences are due to a strong deformation of the carbonate-based structures upon heating. A series of thin films of alkali tantalates were spin-coated onto Si-based substrates using diol-based routes. Interestingly, monophasic perovskite KTaO3 films deposited using KTOacac solution were obtained at temperature as low as 650 °C; films were annealed in rapid thermal furnace in oxygen atmosphere for 5 min with heating rate 30 °C/sec. Other compositions of the tantalum based system as LiTaO3 (LTO) and NaTaO3 (NTO), were successfully derived as well, onto Si substrates at 650 °C as well. The ferroelectric character of LTO at room temperature was proved. Some of dielectric properties of KTO could not be measured in parallel capacitor configuration due to either substrate-film or filmelectrode interfaces. Thus, further studies have to be conducted to overcome this issue. Application-oriented studies have also been conducted; two case studies: i) photocatalytic activity of alkali tantalates and niobates for decomposition of pollutant, and ii) bioactivity of alkali tantalate ferroelectric films as functional coatings for bone regeneration. Much attention has been recently paid to develop new type of photocatalytic materials, and tantalum and niobium oxide based compositions have demonstrated to be active photocatalysts for water splitting due to high potential of the conduction bands. Thus, various powders of alkali tantalates and niobates families were tested as catalysts for methylene blue degradation. Results showed promising activities for some of the tested compounds, and KNbO3 is the most active among them, reaching over 50 % degradation of the dye after 7 h under UVA exposure. However further modifications of powders can improve the performance. In the context of bone regeneration, it is important to have platforms that with appropriate stimuli can support the attachment and direct the growth, proliferation and differentiation of the cells. In lieu of this here we exploited an alternative strategy for bone implants or repairs, based on charged mediating signals for bone regeneration. This strategy includes coating metallic 316L-type stainless steel (316L-SST) substrates with charged, functionalized via electrical charging or UV-light irradiation, ferroelectric LiTaO3 layers. It was demonstrated that the formation of surface calcium phosphates and protein adsorption is considerably enhanced for 316L-SST functionalized ferroelectric coatings. Our approach can be viewed as a set of guidelines for the development of platforms electrically functionalized that can stimulate tissue regeneration promoting direct integration of the implant in the host tissue by bone ingrowth and, hence contributing ultimately to reduce implant failure.

Développement à visée clinique d’une prothèse vasculaire décellularisée de faible diamètre produite par génie tissulaire

Il existe un besoin clinique pour les prothèses vasculaires de faible diamètre (< 6 mm), notamment pour effectuer des pontages vasculaires. Les prothèses synthétiques de faible diamètre, n’ayant pas d’endothélium, sont sujettes à la thrombose. Ainsi les chirurgiens préfèrent utiliser les vaisseaux autologues des patients. Pour cela, la veine saphène est de loin la plus utilisée. Cependant, de nombreux patients n’ont pas de vaisseaux adéquats, soit parce qu’ils ont déjà été utilisés, soit parce qu’ils sont malades. Pour pallier ce manque, le LOEX a développé un substitut vasculaire reconstruit en laboratoire par la méthode d’auto-assemblage du génie tissulaire. Ces substituts, faits à partir de cellules humaines, ont une longue période de production et ne peuvent être faits à l’avance ni préservés. L’objectif principal de cette thèse est le développement d’une prothèse vasculaire de faible diamètre facilitant le transfert du laboratoire vers la clinique. S’inspirant de travaux antérieurs, les travaux focalisent sur des prothèses obtenues à partir de fibroblastes dermiques humains puis décellularisés. Comme la réponse immunitaire se fait principalement contre les cellules et non pas contre la matrice extracellulaire, la décellularisation permet de gagner une compatibilité immunitaire inter-individu, voire inter-espèce. Ainsi, des prothèses ont été implantées dans six rats pendant six mois sans immunosuppression avec un taux de succès de 83%. Les explants présentaient une infiltration cellulaire suggérant la formation d’une nouvelle media recouverte d’un endothélium. Par ailleurs, nous avons démontré qu’il était également possible de produire des prothèses de grandeur et diamètre adéquats pour une utilisation clinique. Ces prothèses ont été préservées durant trois mois sans altérer leurs propriétés mécaniques. Nous avons également endothélialisé des vaisseaux qui ont ensuite été conditionnés en bioréacteur durant une semaine. Le processus entraînait une compaction de la matrice extracellulaire et un gain dans la résistance à la traction du matériau. En conclusion, les prothèses vasculaires décellularisées offrent deux avantages majeurs facilitant ainsi les essais précliniques et accélérant leur transfert du laboratoire vers les patients.

O microbioma oral associado às infeções periimplantares

Os tratamentos odontológicos com implantes dentários, têm sido bem documentados nos últimos 40 anos e com grandes sucessos. O implante dentário instalado no local de dentes perdidos deve envolver sempre um correto planejamento pelo médico dentista. Nesta área é muito importante o conhecimento do microbioma que envolve o implante dentário, desde seu planejamento até a reabilitação final. O tempo exato com que o microbioma se forma, assim como, os microrganismos presentes são fundamentais para a correta execução e êxito do implante. Contudo a contaminação interna dos implantes reabilitados, os componentes extracelulares de microrganismos, como as endotoxinas, têm uma enorme influência no sucesso dos implantes. Além disso, o conhecimento das superfícies dos implantes e a relação com a presença microbiana também muito importante. O presente estudo realizou uma revisão bibliográfica sobre o microbioma oral e sua relação com a infecção periimplantar, discutindo diversos estudos, tanto clássicos como atuais. Embora se possa concluir que o microbioma periimplantar é caracterizado pelo microbioma anterior à instalação dos implantes dentários, podemos referir a necessidade de mais estudos de modo a elucidar melhor o planejamento e a longevidade dos tratamentos com implantes dentários.

Avanço dos biomateriais e técnicas na correção dos defeitos ósseos maxilares

Introdução: Determinar as causas da perda óssea nos maxilares, compreender os mecanismos biológicos desencadeados após a perda dental e criar recursos técnicos no intúito de prevenir e/ou minimizar as sequélas decorrentes, tem sido ao longo dos anos uma das vertentes de maior pesquisa e desenvolvimento na medicina dental . Objetivo: Assim, o objetivo desta dissertação é realizar uma revisão da literatura sobre os avanços nos biomateriais e técnicas na correção dos defeitos ósseos maxilares, para que seja possível, futuramente, ampliar as suas aplicações em Medicina Dentária, ultrapassando as limitações das técnicas e materiais existentes atualmente. Metodologia: Para isso, foi realizada uma pesquisa de artigos na base de dados PubMed, Bireme, Lilacs, Medline, revistas e periódicos nos idiomas: português, inglês e espanhol; assim como livros consagrados na literatura médico-odontológica,com o recurso a limites e palavras-chave de forma a refinar essa pesquisa. Desenvolvimento: Os avanços nos biomateriais e técnicas na correção dos defeitos ósseos maxilares tem seguido, assim como os implantes dentais, dois principais eixos de pesquisa, primeiro no que diz respeito aos biomateriais empregados pós-exodontia, a prevenir a reabsorção osséa e aqueles utilizados à fim de corrigir defeitos já existentes; a aplicação destes materiais recai sobre fatores que são decisivos na escolha do cirurgião, tais como: disponibilidade, necessidade de procedimento cirúrgico adicional, compatibilidade, morbidade do enxerto, qualidade do osso resultante e tempo de neo-formação. Segundo, as técnicas e recursos desenvolvidos para garantir a eficáz correção do defeito, assim como proporcionar procedimentos menos traumaticos ao organismo e de maior simplicidade e previsibilidade na sua execução e reprodução pelos profissionais. Discussão: Os trabalhos desenvolvidos em volta dos biomateriais atualmente buscam não só o substituto ideal, mas sim a melhoria na interação entre o osso hospedeiro e o biomaterial enxertado perante os recursos já utilizados e consagrados pelas literaturas; assim como a utilização das técnicas já protocoladas de forma associada a estes novos materiais. Conclusão: As pesquisas sobre o aperfeiçoamento do processo de regeneração óssea nos defeitos maxilares avançam na questão de promover a rápida e eficaz interação entre organismo e biomaterial, a fim de trazer soluções para problemas como a anti-genicidade, previsibilidade dimensional, menor tempo entre a enxertia e a reabilitação protética e agrega-se a utilização de recursos técnicos práticos, uma vez que o planejamento da reabilitação inicia-se nas decisões pré-exodontias e pré-implantares.