Decoherence models for discrete-time quantum walks and their application to neutral atom experiments

We discuss decoherence in discrete-time quantum walks in terms of a phenomenological model that distinguishes spin and spatial decoherence. We identify the dominating mechanisms that affect quantum-walk experiments realized with neutral atoms walking in an optical lattice. From the measured spatial distributions, we determine with good precision the amount of decoherence per step, which provides a quantitative indication of the quality of our quantum walks. In particular, we find that spin decoherence is the main mechanism responsible for the loss of coherence in our experiment. We also find that the sole observation of ballistic-instead of diffusive-expansion in position space is not a good indicator of the range of coherent delocalization. We provide further physical insight by distinguishing the effects of short- and long-time spin dephasing mechanisms. We introduce the concept of coherence length in the discrete-time quantum walk, which quantifies the range of spatial coherences. Unexpectedly, we find that quasi-stationary dephasing does not modify the local properties of the quantum walk, but instead affects spatial coherences. For a visual representation of decoherence phenomena in phase space, we have developed a formalism based on a discrete analogue of the Wigner function. We show that the effects of spin and spatial decoherence differ dramatically in momentum space.

Analysis of N-nitrosames in water using micellar electrokinetic chromatography (MEKC) and development of online and offline methods of extraction and enrichment of neutral polar analytes

Evaluation of the quality of the environment is essential for human wellness as pollutants in trace amounts can cause serious health problem. Nitrosamines are a group of compounds that are considered potential carcinogens and can be found in drinking water (as disinfection byproducts), foods, beverages and cosmetics. To monitor the level of these compounds to minimize daily intakes, fast and reliable analytical techniques are required. As these compounds are relatively highly polar, extraction and enrichment from environmental samples (aqueous) are challenging. Also, the trend of analytical techniques toward the reduction of sample size and minimization of organic solvent use demands new methods of analysis. In light of fulfilling these requirements, a new method of online preconcentration tailored to an electrokinetic chromatography is introduced. In this method, electroosmotic flow (EOF) was suppressed to increase the interaction time between analyte and micellar phase, therefore the only force to mobilize the neutral analytes is the interaction of analyte with moving micelles. In absence of EOF, polarity of applied potential was switched (negative or positive) to force (anionic or cationic) micelles to move toward the detector. To avoid the excessive band broadening due to longer analysis time caused by slow moving micelles, auxiliary pressure was introduced to boost the micelle movement toward the detector using an in house designed and built apparatus. Applying the external auxiliary pressure significantly reduced the analysis times without compromising separation efficiency. Parameters, such as type of surfactants, composition of background electrolyte (BGE), type of capillary, matrix effect, organic modifiers, etc., were evaluated in optimization of the method. The enrichment factors for targeted analytes were impressive, particularly; cationic surfactants were shown to be suitable for analysis of nitrosamines due to their ability to act as hydrogen bond donors. Ammonium perfluorooctanoate (APFO) also showed remarkable results in term of peak shapes and number of theoretical plates. It was shown that the separation results were best when a high conductivity sample was paired with a BGE of lower conductivity. Using higher surfactant concentrations (up to 200 mM SDS) than usual (50 mM SDS) for micellar electrokinetic chromatography (MEKC) improved the sweeping. A new method for micro-extraction and enrichment of highly polar neutral analytes (N-Nitrosamines in particular) based on three-phase drop micro-extraction was introduced and its performance studied. In this method, a new device using some easy-to-find components was fabricated and its operation and application demonstrated. Compared to conventional extraction methods (liquid-liquid extraction), consumption of organic solvents and operation times were significantly lower.

Valorisation of fish-cannery by-products targeting the recovery of ω3 lipids

Over the past years, ω3 fatty acids, namely EPA and DHA, have been recognized as presenting multiple health benefits. Several studies consider fish oil as the most important source of EPA and DHA. Nowadays, canned fish industry plays a very important role in Portuguese economy. However, expansion of this business brought some environmental concerns due to the high amount of by-products generated. Nevertheless, this problem can be substantially reduced by the recovery of some of the by-product components, diminishing its contamination load and simultaneously obtaining value-added products. This study was born from the growing interest in obtaining new sources of lipids rich in ω3 fatty acids, combined with environmental concerns related to the production of wastes from the fish canning industries, rich in these compounds. It thus intends to evaluate lipid extraction methods in liquid by-products from the fish canning industry, aiming to obtain fractions rich in ω3 fatty acids. Additionally, in a biorefining concept, the protein content of the remaining aqueous fractions was also quantified.

Time-Dependent Effects of Acute Exercise-Induced Arousal on Long-Term Memory for Emotional and Neutral Stimuli

Psychological research has strongly documented the memory-enhancing effects of emotional arousal, while the effects of acute aerobic exercise on memory are not well understood. Manipulation of arousal has been shown to enhance long-term memory for emotional stimuli in a time-dependent fashion. This presents an opportunity to investigate the role of acute exercise in memory modulation. The purpose of this study was to determine the time-dependent relationship between acute exercise-induced arousal and long-term emotional memory. Participants viewed pleasant, neutral, and unpleasant images before or after completing a high-intensity session of cycling exercise. Salivary alpha-amylase, a biomarker of central norepinephrine, was measured as an indicator of arousal. No effects of exercise on recognition memory were revealed, however; a single session of high-intensity cycling increased salivary alpha-amylase. Our results also indicate that the influence of exercise on emotional responsiveness should be considered in further exploration of the memory-enhancing potential of acute exercise.

Multiscale Schemes for the BGK--Vlasov--Poisson System in the Quasi-Neutral and Fluid Limits. Stability Analysis and First Order Schemes

This paper deals with the development and the analysis of asymptotically stable and consistent schemes in the joint quasi-neutral and fluid limits for the collisional Vlasov-Poisson system. In these limits, the classical explicit schemes suffer from time step restrictions due to the small plasma period and Knudsen number. To solve this problem, we propose a new scheme stable for choices of time steps independent from the small scales dynamics and with comparable computational cost with respect to standard explicit schemes. In addition, this scheme reduces automatically to consistent discretizations of the underlying asymptotic systems. In this first work on this subject, we propose a first order in time scheme and we perform a relative linear stability analysis to deal with such problems. The framework we propose permits to extend this approach to high order schemes in the next future. We finally show the capability of the method in dealing with small scales through numerical experiments.

Étude des mécanismes d’extraction lipidique par le peptide mélittine et la protéine BSP1

Les peptides et protéines extracteurs de lipides (PEL) se lient aux membranes lipidiques puis en extraient des lipides en formant de plus petits auto-assemblages, un phénomène qui peut aller jusqu'à la fragmentation des membranes. Dans la nature, cette extraction se produit sur une gamme de cellules et entraîne des conséquences variées, comme la modification de la composition de la membrane et la mort de la cellule. Cette thèse se penche sur l’extraction lipidique, ou fragmentation, induite par le peptide mélittine et la protéine Binder-of-SPerm 1 (BSP1) sur des membranes lipidiques modèles. Pour ce faire, des liposomes de différentes compositions sont préparés et incubés avec la mélittine ou la BSP1. L'association aux membranes est déterminée par la fluorescence intrinsèque des PEL, tandis que l'extraction est caractérisée par une plateforme analytique combinant des tests colorimétriques et des analyses en chromatographie en phase liquide et spectrométrie de masse (LCMS). La mélittine fait partie des peptides antimicrobiens cationiques, un groupe de PEL très répandu chez les organismes vivants. Ces peptides sont intéressants du point du vue médical étant donné leur mode d’action qui vise directement les lipides des membranes. Plusieurs de ceux-ci agissent sur les membranes des bactéries selon le mécanisme dit « en tapis », par lequel ils s’adsorbent à leur surface, forment des pores et ultimement causent leur fragmentation. Dans cette thèse, la mélittine est utilisée comme peptide modèle afin d’étudier le mécanisme par lequel les peptides antimicrobiens cationiques fragmentent les membranes. Les résultats montrent que la fragmentation des membranes de phosphatidylcholines (PC) est réduite par une déméthylation graduelle de leur groupement ammonium. L'analyse du matériel fragmenté révèle que les PC sont préférentiellement extraites des membranes, dû à un enrichissement local en PC autour de la mélittine à l'intérieur de la membrane. De plus, un analogue de la mélittine, dont la majorité des résidus cationiques sont neutralisés, est utilisé pour évaluer le rôle du caractère cationique de la mélittine native. La neutralisation augmente l'affinité du peptide pour les membranes neutres et anioniques, réduit la fragmentation des membranes neutres et augmente la fragmentation des membranes anioniques. Malgré les interactions électrostatiques entre le peptide cationique et les lipides anioniques, aucune spécificité lipidique n'est observée dans l'extraction. La BSP1 est la protéine la plus abondante du liquide séminal bovin et constitue un autre exemple de PEL naturel important. Elle se mélange aux spermatozoïdes lors de l’éjaculation et extrait des lipides de leur membrane, notamment le cholestérol et les phosphatidylcholines. Cette étape cruciale modifie la composition lipidique de la membrane du spermatozoïde, ce qui faciliterait par la suite la fécondation de l’ovule. Cependant, le contact prolongé de la protéine avec les spermatozoïdes endommagerait la semence. Cette thèse cherche donc à approfondir notre compréhension de ce délicat phénomène en étudiant le mécanisme moléculaire par lequel la protéine fragmente les membranes lipidiques. Les résultats des présents travaux permettent de proposer un mécanisme d’extraction lipidique en 3 étapes : 1) L'association à l’interface des membranes; 2) La relocalisation de l’interface vers le cœur lipidique; 3) La fragmentation des membranes. La BSP1 se lie directement à deux PC à l'interface; une quantité suffisante de PC dans les membranes est nécessaire pour permettre l'association et la fragmentation. Cette liaison spécifique ne mène généralement pas à une extraction lipidique sélective. L'impact des insaturations des chaînes lipidiques, de la présence de lysophosphatidylcholines, de phosphatidyléthanolamine, de cholestérol et de lipides anioniques est également évalué. Les présentes observations soulignent la complexe relation entre l'affinité d'un PEL pour une membrane et le niveau de fragmentation qu'il induit. L'importance de la relocalisation des PEL de l'interface vers le cœur hydrophobe des membranes pour permettre leur fragmentation est réitérée. Cette fragmentation semble s'accompagner d'une extraction lipidique préférentielle seulement lorsqu'une séparation de phase est induite au niveau de la membrane, nonobstant les interactions spécifiques PEL-lipide. Les prévalences des structures amphiphiles chez certains PEL, ainsi que de la fragmentation en auto-assemblages discoïdaux sont discutées. Finalement, le rôle des interactions électrostatiques entre les peptides antimicrobiens cationiques et les membranes bactériennes anioniques est nuancé : les résidus chargés diminueraient l'association des peptides aux membranes neutres suite à l'augmentation de leur énergie de solvatation.

Neutral Higgs bosons in the SU(3)(L)circle times U(1)(N) model

The SU(3)(L)circle times U(1)(N) electroweak model predicts new Higgs bosons beyond the one of the standard model. In this work we investigate the signature and production of neutral SU(3)(L)circle times U(1)(N) Higgs bosons in the e(-)e(+) Next Linear Collider and in the CERN Linear Collider . We compute the branching ratios of two of the SU(3)(L)circle times U(1)(N) neutral Higgs bosons and study the possibility to detect them and the Z' extra neutral boson of the model.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Distribution of neutral prilocaine in a phospholipid bilayer: Insights from molecular dynamics simulations

In this work, we report a 20-ns constant pressure molecular dynamics simulation of prilocaine (PLC), in amine-amide local anesthetic, in a hydrated liquid crystal bilayer of 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphatidylcholine. The partition of PLC induces the lateral expansion of the bilayer and a concomitant contraction in its thickness. PLC molecules are preferentially found in the hydrophobic acyl chains region, with a maximum probability at similar to 12 angstrom from the center of the bilayer (between the C(4) and C(5) methylene groups). A decrease in the acyl chain segmental order parameter, vertical bar S-CD vertical bar, compared to neat bilayers, is found, in good agreement with experimental H-2-NMR studies. The decrease in vertical bar S-CD vertical bar induced by PLC is attributed to a larger accessible volume per lipid in the acyl chain region. (C) 2008 Wiley Periodicals, Inc.

Spermathecae of the mangrove crab Ucides cordatus: a histological and histochemical view

Ucides cordatus is the most commercially, important mangrove crab in Brazil. In spite of its economic importance, there are few studies of its reproduction, in particular the female reproductive system. The present study describes the histology and histochemistry of the spermathecae of U. cordatus. Adult females were can lit monthly from July 2004 through June 2005, at Iguape, State of São Paulo. The crabs were anaesthetized, and their spermathecae removed and fixed in Davidson's fluid, following the histological routine for paraffin. The slides were stained with HE, xylidine Ponceau, PAS, alcian blue (pH 1.0 and 2.5), Sudan black B and picrosirius-haematoxylin. Histologically, the spermathecae possesses a capsule of conjunctive tissue, rich in collalgen fibres, which surrounds the secretory columnar epithelium. In the lumen, individual sperm packets are not observed; the spermatophores are intermixed with the seminal fluid and secretions of the spermathecae itself. A large proportion of the free spermatozoids and spermatophores are arranged in homogeneous masses in the proximal part of the spermathecae. The secretion produced by the columnar epithelium appears to promote the movement of the gametes to the fertilization chamber, in a ventral position, allowing fertilization of the oocytes. Histochemically, the secretion produced by the columnar epithelium was strongly positive for neutral polysaccharides, positive for acid polysaccharides, and weakly positive for proteins and lipids. Tills secretion forms a glycoprotein matrix which is associated with maintenance of the spermatophores, which can remain stored for long periods.

Statistical Analysis of the heavy neutral Atoms measured by IBEX

We investigate the directional distribution of heavy neutral atoms in the heliosphere by using heavy neutral maps generated with the IBEX-Lo instrument over three years from 2009 to 2011. The interstellar neutral (ISN) O&Ne gas flow was found in the first-year heavy neutral map at 601 keV and its flow direction and temperature were studied. However, due to the low counting statistics, researchers have not treated the full sky maps in detail. The main goal of this study is to evaluate the statistical significance of each pixel in the heavy neutral maps to get a better understanding of the directional distribution of heavy neutral atoms in the heliosphere. Here, we examine three statistical analysis methods: the signal-to-noise filter, the confidence limit method, and the cluster analysis method. These methods allow us to exclude background from areas where the heavy neutral signal is statistically significant. These methods also allow the consistent detection of heavy neutral atom structures. The main emission feature expands toward lower longitude and higher latitude from the observational peak of the ISN O&Ne gas flow. We call this emission the extended tail. It may be an imprint of the secondary oxygen atoms generated by charge exchange between ISN hydrogen atoms and oxygen ions in the outer heliosheath.

LOS PELIGROS DEL DOBLE DISCURSO. DE LO INTERNACIONAL A LO LOCAL: El caso de la propuesta “Costa Rica Carbono Neutral - 2021”

Resumen Este trabajo analiza algunos aspectos de las negociaciones e iniciativas que intentan enfrentar el cambio climático a nivel internacional, poniendo énfasis en los mecanismos de compensación y la creación de los mercados de carbono, su significado en relación a  la creación de “derechos de propiedad sobre la contaminación de la atmósfera” y en relación a la efectividad  que estos esquemas tienen para  enfrentar el Cambio Climático. Asimismo, se analiza su vinculación con la propuesta del actual gobierno de Costa Rica (Oscar Arias Sánchez, 2006-2010) denominada “Costa Rica, Carbono Neutral para el año 2021” y su pertinencia para enfrentar el Cambio Climático en nuestro país.  Abstract This document analyzes some aspects of the international negotiations and initiatives that intent to face out Climate Change. It put emphasis on the offset mechanisms and carbon markets, their meaning in terms of the creation of “property” over the atmosphere contamination rights and in term of their efficiency to face the Climate Change.  It also analyzes the relationship of these initiatives with the actual Costa Rican Government (Oscar Arias Sánchez, 2006-2010) proposal, named “Costa Rica, Carbon Neutral 2021” and its adequacy to confront Climate Change in the country.

Garantías Económicas: ¿Hacia una política económica neutral?

Un Proyecto Constitucional de Garantías Económicas, con un sentido similar al actual Título de Derechos y Garantías Sociales, contribuiría seguramente a fortalecer la Democracia Económica y el Estado de Derecho en Costa Rica. Pero para el logro de tal fin, debería tratarse de un proyecto integral que logre simultáneamente, al menos, dos objetivos no fácilmente armonizables: a) aumentar la flexibilidad y la eficacia de la política económica y del rol del Estado en la economía, y b) definir y acotar un tipo de control democrático sobre los márgenes de acción de quienes ejercen la política macroeconómica en particular, y las políticas públicas en general. Por el contrario, el así llamado "Proyecto de Garantías Económicas" -eminentemente fiscaliza- impone límites de acción solo en determinadas áreas y funciones de la acción estatal, por lo que representa una visión unilateral de la realidad y de la política económica practicada en la Costa Rica de los últimos años.Aunque los estudios sobre el ciclo económico en Costa Rica son escasos, y no suministran conclusiones tajantes, hay suficientes indicios para sostener que existe un margen importante para la manipulación cortoplacista de la política económica, y que este margen ha sido utilizado efectivamente, sin una debida evaluación -o incluso a pesar de ella- de las consecuencias de mediano y largo plazo de las acciones tomadas.Estas reflexiones se enmarcan en el debate entre neokeynesianos y monetaristas sobre el papel de las reglas versus las políticas discrecionales en materia de intervención estatal en la economía, y se sostiene la necesidad de democratizar la gestión macroeconómica de los gobiernos.

Étude de propriétés physico-chimiques des membranes lipidiques chargées d’acide palmitique/stérol et de stéarylamine/cholestérol

Les stérosomes, des vésicules artificielles composées d’amphiphiles monoalkylés et d’un grand pourcentage de stérols, sont prometteurs dans plusieurs domaines comme les industries pharmaceutiques et alimentaires. Il existe des stérosomes chargés négativement, positivement et neutres. Dans ce mémoire, nous avons approfondi nos connaissances sur les propriétés physico-chimiques des stérosomes chargés : acide palmitique (PA)/stérol et stéarylamine (SA)/cholestérol (Chol). Premièrement, afin de mesurer la diffusion latérale de PA dans les membranes PA/stérol (30/70 mol/mol) par RMN à gradients pulsés, nous avons tenté de former des bicouches liquide-ordonnées (lo) orientées magnétiquement avec ce mélange. En s'inspirant de l’idée que l’ajout de 1,2-dihexanoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DHPC), un lipide à courtes chaînes, dans le système 1,2-dimyristoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DMPC) mène à la formation de bicouches orientées, nous avons étudié la formulation PA perdeutéré/acide hexanoïque (HA)/Chol avec une proportion molaire de 25/18/57 à plusieurs températures; aucune formation de bicouches orientées n’a été observée. Ce résultat pourrait être expliqué par la solubilisation partielle de HA en milieu aqueux. Alors, une quantité insuffisante serait insérée dans la bicouche pour induire son orientation. La formulation PA perdeutéré/DHPC/Chol n’a pas conduit, elle non plus, à des bicouches orientées magnétiquement à des températures et concentrations lipidiques variées. En étudiant le mélange DMPC/DHPC/Chol (67/17/14), nous avons remarqué que la présence de Chol inhibait l'orientation magnétique des bicouches. Tandis que le mélange DMPC/DHPC/stigmastérol (SS) avec les proportions molaires 67/19/14 et 72/21/7 conduisait à des bicouches orientées avec leur normale (n) perpendiculaire au champ magnétique à 40 °C et 50 °C. Ces résultats suggèrent que le mélange PA/SS avec une proportion de lipide à courtes chaînes, HA et DHPC, pourrait mener à des bicouches orientées magnétiquement. Le mélange PA/Chol avec un lipide à courtes chaînes pourrait aussi être étudié en présence des lanthanides. Deuxièmement, nous avons examiné la possibilité de moduler la libération de matériel encapsulé dans des liposomes essentiellement composés de PA et d’un stérol. Il est connu que le mélange PA/Chol (30/70) à pH ≥ 7,5 forme des liposomes très peu perméables. Il est avantageux de pouvoir moduler la perméabilité pour avoir un contrôle sur le temps de libération de leur contenu, qui est un paramètre de grande importance pour les formulations liposomales de médicaments. D’abord, il a été montré que l’acide oléique (OA)/Chol (30/70) est capable de former des vésicules, ce qui n’avait jamais été prouvé auparavant. Par contre, les bicouches OA/Chol (30/70) ne sont pas plus perméables que les bicouches PA/Chol (30/70). L’ajout de 1-palmitoyl-2-oléoyl-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (POPC) dans le mélange PA/Chol n’augmente pas plus la perméabilité. En effet, les cinétiques de relargage de calcéine des vésicules PA/POPC/Chol (15/27.5/57.5), POPC/Chol (40/60) et POPC étaient très semblables à celle de PA/Chol (30/70). Il a été remarqué que les études littéraires se contredisent à propos de la perméabilité à la calcéine des bicouches de phosphatidylcholine (PC). L’explication de ces divergences est inconnue pour le moment. En remplaçant la moitié de la proportion molaire de Chol par le cholate de sodium (SC) dans le mélange PA/Chol (30/70), la membrane n’était pas plus apte à libérer son contenu. Il se pourrait que le SC se retrouvant dans la bicouche n’induit pas une diminution d’empilement. Il est aussi possible que le SC ne s'insère pas dans la membrane à cause de son hydrophilie considérable et il pourrait alors former seul des micelles. En remplaçant complètement le Chol par le sulfate de cholestérol (SChol), un stérol chargé négativement, et en préparant les vésicules à un bas pH, la formulation PA/SChol (30/70) mène à une très grande perméabilité à pH 7.5; le relargage est provoqué par un saut de pH. Nos travaux suggèrent qu'il serait possible de moduler la perméabilité des liposomes en les préparant avec le mélange PA/SChol/Chol en variant les proportions entre 30/63/7 à 30/70/0. Le diagramme pH-composition du mélange PA/SChol/Chol indique que ces proportions conduisent, à pH 7.4, à la coexistence de phases solide et lo en différentes proportions, ce qui pourrait moduler la perméabilité membranaire. Troisièmement, les résultats de perméabilité obtenus avec la calcéine et les difficultés survenues lors de l’extrusion des vésicules encapsulant cette sonde nous ont amené à nous demander si la calcéine interagit avec les bicouches chargées. L’impact de certains anions, dont la calcéine, a été examiné sur les bicouches chargées positivement SA/Chol (50/50). La calorimétrie différentielle à balayage (DSC, de l’anglais differential scanning calorimetry), indique qu’il n’y a aucune transition entre 25 et 90 °C pour les liposomes SA/Chol (50/50) à pH = 7.4. L’ajout de chlorure de sodim (375 mM) n’a pas mené à la formation d’agrégats et aucune transition n’a été observée sur le thermogramme. La formation d’agrégats macroscopiques instantanément après l’ajout d’hydrogénophosphate de sodium (125 mM), de sulfate de sodium (125 mM) et de calcéine (3 mM) a été observée. Une transition a été observée sur les thermogrammes en présence de ces sels. Les agrégats observés pourraient être associés à la transition de phase. L’effet des anions sur la température et l’enthalpie de transition suivent le même ordre que la série d’Hofmeister : sulfate > hydrogénophosphate > chlorure (pas de pic). La calcéine avait l’impact le plus prononcé sur l’agrégation; ceci illustre que la calcéine n’est pas une sonde fluorescente inerte avec le mélange SA/Chol. Elle pourrait être un chaotrope volumineux. De plus, les interactions SA-calcéine plus fortes, menant à l’agrégation des vésicules, que les interactions PC-calcéine pourraient s’expliquer par le fait que la SA est chargée positivement.

Ab Initio Quantum Chemical Studies on Neutral-Radical Reactions of Ethynyl (C2H) and Cyano (CN) with Unsaturated Hydrocarbons

An Ab Initio/RRKM study of the reaction mechanism and product branching ratios of neutral-radical ethynyl (C2H) and cyano (CN) radical species with unsaturated hydrocarbons is performed. The reactions studied apply to cold conditions such as planetary atmospheres including Titan, the Interstellar Medium (ISM), icy bodies and molecular clouds. The reactions of C2H and CN additions to gaseous unsaturated hydrocarbons are an active area of study. NASA’s Cassini/Huygens mission found a high concentration of C2H and CN from photolysis of ethyne (C2H2) and hydrogen cyanide (HCN), respectively, in the organic haze layers of the atmosphere of Titan. The reactions involved in the atmospheric chemistry of Titan lead to a vast array of larger, more complex intermediates and products and may also serve as a chemical model of Earth’s primordial atmospheric conditions. The C2H and CN additions are rapid and exothermic, and often occur barrierlessly to various carbon sites of unsaturated hydrocarbons. The reaction mechanism is proposed on the basis of the resulting potential energy surface (PES) that includes all the possible intermediates and transition states that can occur, and all the products that lie on the surface. The B3LYP/6-311g(d,p) level of theory is employed to determine optimized electronic structures, moments of inertia, vibrational frequencies, and zero-point energy. They are followed by single point higher-level CCSD(T)/cc-vtz calculations, including extrapolations to complete basis sets (CBS) of the reactants and products. A microcanonical RRKM study predicts single-collision (zero-pressure limit) rate constants of all reaction paths on the potential energy surface, which is then used to compute the branching ratios of the products that result. These theoretical calculations are conducted either jointly or in parallel to experimental work to elucidate the chemical composition of Titan’s atmosphere, the ISM, and cold celestial bodies.