Prosessiparametrien vaikutus polymeerien diodilaserhitsaukseen

Diplomityössä tutkittiin polymeerien diodilaserhitsausta ja tavoitteena oli selvittää eri prosessiparametrien vaikutus hitsin laatuun. Kokeissa käytettyjä hitsausmenetelmiä olivat jatkuva hitsaus, puolisimultaanihitsaus ja Clearweld-menetelmä. Materiaaleina käytettiin polykarbonaattia ja ABS + PC -seosta. Kokeissa tarkasteltiin prosessiparametrien vaikutusta hitsin lujuuteen, leveyteen sekä hitsin tuhoutumiseen ja huokoisuuteen. Hitsin lujuus kasvoi hitsaustehoa nostettaessa tiettyyn pisteeseen asti, jonka jälkeen hitsi alkoi tuhoutumaan ja lujuus lähti laskuun. Hitsaustehon lisäksi hitsin lujuuteen vaikuttavia prosessiparametreja olivat hitsausnopeus ja ilmarako, joiden kasvaessa hitsin lujuus laski. Lisäksi puolisimultaanihitsauksessa pyyhkäisyjen määrä vaikutti hitsin lujuuteen; suuremmalla pyyhkäisyjen määrällä saatiin lujempi hitsi. Hitsin leveydellä ja lujuudella ei ollut vaikutusta toisiinsa, mutta hitsin tuhoutumisella ja huokosten määrällä hitsissä oli selkeä yhteys hitsin lujuuteen. Kun hitsissä alkoi esiintyä tuhoutumista, hitsin lujuus lähti laskuun. Clearweld-menetelmällä tarvittavat hitsaustehot olivat samaa suuruusluokkaa kuin jatkuvassa hitsauksessa. Hitsausparametrialueeseen, jolla saadaan aikaan laadukas hitsi, vaikuttavat hitsausteho, hitsausnopeus, ilmarako ja säteen tehotiheys sekä puolisimultaanihitsauksessa pyyhkäisyjen määrä. Hitsausnopeuden ja ilmaraon kasvaessa parametrialue kapenee. Paras liitos saadaan aikaiseksi, kun kappaleiden välillä ei ole ilmarakoa. Tällöin myös hitsausparametrialue on laajempi.

Electrochemical synthesis of mesoporous CoPt nanowires for methanol oxidation

A new electrochemical method to synthesize mesoporous nanowires of alloys has been developed. Electrochemical deposition in ionic liquid-in-water (IL/W) microemulsion has been successful to grow mesoporous CoPt nanowires in the interior of polycarbonate membranes. The viscosity of the medium was high, but it did not avoid the entrance of the microemulsion in the interior of the membrane"s channels. The structure of the IL/W microemulsions, with droplets of ionic liquid (4 nm average diameter) dispersed in CoPt aqueous solution, defined the structure of the nanowires, with pores of a few nanometers, because CoPt alloy deposited only from the aqueous component of the microemulsion. The electrodeposition in IL/W microemulsion allows obtaining mesoporous structures in which the small pores must correspond to the size of the droplets of the electrolytic aqueous component of the microemulsion. The IL main phase is like a template for the confined electrodeposition. The comparison of the electrocatalytic behaviours towards methanol oxidation of mesoporous and compact CoPt nanowires of the same composition, demonstrated the porosity of the material. For the same material mass, the CoPt mesoporous nanowires present a surface area 16 times greater than compact ones, and comparable to that observed for commercial carbon-supported platinum nanoparticles.

Aplicações de nanoeletrodos como sensores na Química Analítica

Nanomaterials make up an emerging area in Chemistry and in the science of materials. This area constitutes the development of methods for synthesizing nanoscopic particles of a given material used for scientific investigation. Nanomaterials have a wide range of commercial possibilities and technological applications, including their use in analytical chemistry, as well as in electronics, optics, engineering, medicine, devices for liberation of drugs, bioencapsulation, among others. This paper presents a summary about nanoelectrodes, devices built from nanoparticles, which show great potential as electrochemical tools in many different types of analysis. The purpose of this paper is to review the construction methodologies of nanoelectrodes, and to point out their successful applicability in the various fields of immune assays and other analytical procedures with quantitative purposes.

Características ópticas e morfológicas de nanoestruturas de ouro

The present study describes a new procedure to obtain gold nanoparticles, directly in the pores of polycarbonate membranes commonly used in ultrafiltration. The dimensions of the particles may be controlled through the reduction time of the ions in the channels of the harbor matrix. The dissolution of the metallized polymer enables an investigation of the optical and morphologic properties of these elements.

Sintesis de poliuretanos a partir de polioles obtenidos a partir del aceite de higuerilla modificado por transesterificación con pentaeritritol

Castor oil was reacted by transesterification with various percentages in mass of pentaerythritol to obtain different esters of pentaerythritol. Alternatively, glycerol was also used instead of pentaerythritol for the same reaction in order to establish comparative reference products. The products of the reactions were characterized by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectroscopy in order to detect and quantify (in terms of the molecular mass and structural information) the components of the products obtained. Analysis for hydroxyl value, acid value, viscosity and specific gravity were used to complete the characterization of the polyols obtained and also of the original castor oil. The polymer characterization was accomplished by tensile stress-strain tests, Shore A hardness, thermogravimetric analysis and chemical resistance to solvents.

Fotodegradación heterogénea de bisfenol A en agua con dióxido de titanio

Bisphenol A (BPA) is a monomer used in epoxy resin and polycarbonate manufacture. This molecule is considered as an endocrine disruptor that causes different diseases. The human exposition to this non biodegrable substance is increasing in the time; in particular, water is contaminated by industrial remainder flow. In this article heterogeneous photo degradation of a solution of BPA in water solution using a catalytic photo reactor with UV light and titanium dioxide (TiO2) was evaluated. High performance liquid chromatography (HPLC) was used to analyze the photo degradation of BPA solutions. The influence of titanium dioxide amount, BPA concentration, reaction temperature and the catalyst state like suspension and immobilized were also determinated. The highest elimination of BPA was 83.2%, in 240 min, beginning with 0.05 mM of BPA and 100 mg/L of TiO2 in suspension.

Aplicações de enzimas na síntese e na modificação de polímeros

Enzymes are biological catalysts that offer great potential for use in the synthesis and modification of polymers, being more specific and greener than chemical catalysts. In this work, enzymes from the classes of hydrolases (lipase, cutinase and protease) and of oxidoreductases (horseradish peroxidase, manganese peroxidase and laccase) were identified as the main biocatalysts responsible for the synthesis of polymers. Biocatalysis can potentially be part of the life cycle of several polymers, including polyesters, polyurethanes, polycarbonates, polyamides, functionalized polysaccharides and polystyrene, allowing the synthesis of specialty macromolecules for fine applications and with higher added-value than commodity polymers.

Poliuretanos obtenidos a partir de aceite de higuerilla modificado y poli-isocianatos de lisina: síntesis, propiedades mecánicas y térmicas y degradación in vitro

Biodegradable polyurethanes (PUR) were prepared from polyols derived from castor oil by transesterification of pentaerythritol-modified castor oil and lysine polyisocyanates (LDI and LTI). The polyurethanes obtained were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA), and dynamic mechanical thermal analysis (DMTA). The mechanical behavior of the polyurethanes was measured by Shore A hardness and tensile testing (stress-strain curves). The biodegradable nature of the material was determined by contact angle, water absorption tests, and in vitro degradation in PBS solution. This study aims to examine the effect of the structure and functionality of diisocyanate on the mechanical properties and in vitro degradation of the material. The results were compared with homologous materials obtained from isophorone diisocyanate (IPDI) used in previous works. The objective was to evaluate candidate materials that can be potentially used in tissue engineering.

PRELIMINARILY DEVELOPMENT OF A MOISTURE-ACTIVATED BIORESORBABLE POLYMERIC PLATFORM FOR DRUG DELIVERY

Bioresorbable polymeric films were prepared by solvent casting using a tyrosine-derived polycarbonate and metronidazole (MDZ) as the model drug at 2.5%, 5% and 10% (w/w). Drug loading did not affect the water uptake, drug release, polymer degradation or erosion profiles. All devices released approximately 85% (w/w) of the drug within a 1.5 h period. This may be attributed to the rapid water uptake of the polymer. An increase in the water uptake correlated with a linear rate increase of the polymer degradation (0.968 ≤ R2 ≤ 0.999). Moreover, MDZ presented a remarkable plasticizing effect for the polymer and drug loading exerted a significant impact on the mechanical properties of the obtained films. The results obtained can be used to further the development of novel biocompatible and biodegradable polymeric platforms for the delivery of metronidazole and other drugs in a broad range of pharmaceutical applications.

Tracheal instillation of urban PM2.5 suspension promotes acute cardiac polarization changes in rats

The mechanisms by which PM2.5 increases cardiovascular mortality are not fully identified. Autonomic alterations are the current main hypotheses. Our objective was to determine if PM2.5 induces acute cardiac polarization alterations in healthy Wistar rats. PM2.5 samples were collected on polycarbonate filters. Solutions containing 10, 20, and 50 µg PM2.5 were administered by tracheal instillation. P wave duration decreased significantly at 20 µg (0.99 ± 0.06, 0.95 ± 0.06, and 0.96 ± 0.07; P < 0.001), and 50 µg (0.98 ± 0.06, 0.98 ± 0.07, and 0.96 ± 0.08; 60, 90 and 120 min, respectively) compared to blank filter solution (P < 0.001). PR interval duration decreased significantly at 20 µg (0.99 ± 0.06, 0.98 ± 0.07, and 0.97 ± 0.08) and 50 µg (0.99 ± 0.05, 0.97 ± 0.0, and 0.95 ± 0.05; 60, 90, and 120 min, respectively) compared to blank filter and 10 µg (P < 0.001). QRS interval duration decreased at 20 and 50 µg in relation to blank filter solution and 10 µg (P < 0.001). QT interval duration decreased significantly (P < 0.001) with time in animals receiving 20 µg (0.94 ± 0.12, 0.88 ± 0.14, and 0.88 ± 0.11) and 50 µg (1.00 ± 0.13; 0.97 ± 0.11 and 0.98 ± 0.16; 60, 90 and 120 min, respectively) compared to blank filter solution and 10 µg (P < 0.001). PM2.5 induced reduced cardiac conduction time, within a short period, indicating that depolarization occurs more rapidly across ventricular tissue.

Effect of melatonin on the functional recovery from experimental traumatic compression of the spinal cord

Spinal cord injury is an extremely severe condition with no available effective therapies. We examined the effect of melatonin on traumatic compression of the spinal cord. Sixty male adult Wistar rats were divided into three groups: sham-operated animals and animals with 35 and 50% spinal cord compression with a polycarbonate rod spacer. Each group was divided into two subgroups, each receiving an injection of vehicle or melatonin (2.5 mg/kg, intraperitoneal) 5 min prior to and 1, 2, 3, and 4 h after injury. Functional recovery was monitored weekly by the open-field test, the Basso, Beattie and Bresnahan locomotor scale and the inclined plane test. Histological changes of the spinal cord were examined 35 days after injury. Motor scores were progressively lower as spacer size increased according to the motor scale and inclined plane test evaluation at all times of assessment. The results of the two tests were correlated. The open-field test presented similar results with a less pronounced difference between the 35 and 50% compression groups. The injured groups presented functional recovery that was more evident in the first and second weeks. Animals receiving melatonin treatment presented more pronounced functional recovery than vehicle-treated animals as measured by the motor scale or inclined plane. NADPH-d histochemistry revealed integrity of the spinal cord thoracic segment in sham-operated animals and confirmed the severity of the lesion after spinal cord narrowing. The results obtained after experimental compression of the spinal cord support the hypothesis that melatonin may be considered for use in clinical practice because of its protective effect on the secondary wave of neuronal death following the primary wave after spinal cord injury.

Préparations de docosanol nanoformulées pour usage topique

La réduction de la taille des particules jusqu’à l’obtention de nanocristaux est l’une des approches utilisées afin d’améliorer la pénétration cutanée des médicaments à usage topique. Nous proposons que la fabrication d’une formulation semi solide (hydrogel) à base de nanosuspension de docosanol, aboutira à une diffusion du principe actif supérieure à celle du produit commercial Abreva®, à travers des membranes synthétiques de polycarbonates. Le broyage humide est la technique proposée pour la production des nanoparticules de docosanol. Nous proposons aussi la préparation d’une formulation semi-solide (hydrogel) à usage topique à partir de la nanosuspension de docosanol. La nanosuspension de docosanol est obtenue par dispersion du docosanol en solution aqueuse en présence du polymère stabilisant hydroxypropylcellulose (HPC) et du surfactant laurylsulfate de sodium (SDS) suivi d’un broyage humide à faible ou à haute énergie. L’hydrogel de docosanol nanoformulé est préparé à l’aide de la nanosuspension de docosanol qui subit une gélification par le carbopol Ultrez 21 sous agitation mécanique suivie d’une neutralisation au triéthanolamine TEA. La taille des particules de la nanosuspension et de l’hydrogel a été déterminée par diffusion dynamique de la lumière (DLS). Une méthode analytique de chromatographie liquide à haute performance (HPLC) munie d’un détecteur évaporatif (ELSD) a été développée et validée pour évaluer la teneur de docosanol dans les préparations liquides, dans les différentes nanosuspensions et dans les hydrogels de docosanol. L’état de cristallinité des nanocristaux dans la nanosuspension et dans l’hydrogel a été étudié par calorimétrie différentielle à balayage. La morphologie de la nanosuspension et de l’hydrogel de docosanol a été examinée par microscopie électronique à balayage (MEB). Les propriétés rhéologiques et de stabilité physique à différentes températures ont été aussi étudiées pour la formulation semi-solide (hydrogel). De même, la libération in vitro du docosanol contenu dans l’hydrogel et dans le produit commercial Abreva® a été étudiée à travers deux membranes de polycarbonates de taille de pores 400 et 800 nm. Dans le cas de nanosuspensions, des cristaux de docosanol de taille nanométrique ont été produits avec succès par broyage humide. Les nanoparticules de tailles variant de 197 nm à 312 nm ont été produites pour des pourcentages différents en docosanol, en polymère HPC et en surfactant SDS. Après lyophilisation, une augmentation de la taille dépendant de la composition de la formulation a été observée tout en restant dans la gamme nanométrique pour la totalité presque des formulations étudiées. Dans le cas des hydrogels examinés, la taille moyenne des particules de docosanol est maintenue dans la gamme nanométrique avant et après lyophilisation. L’analyse thermique des mélanges physiques, des nanosuspensions et des hydrogels de docosanol a révélé la conservation de l’état de cristallinité des nanocristaux de docosanol après broyage et aussi après gélification. L’examen par microscopie électronique à balayage (MEB) a montré que la nanosuspension et l’hydrogel ont tous deux une morphologie régulière et les nanoparticules ont une forme sphérique. De plus les nanoparticules de la nanosuspension ont presque la même taille inférieure à 300 nm en accord avec le résultat obtenu par diffusion dynamique de la lumière (DLS). Les nanoparticules de l’hydrogel ont une légère augmentation de taille par rapport à celle de la nanosuspension, ce qui est en accord avec les mesures de DLS. D’après les mesures rhéologiques, l’hydrogel de docosanol a un comportement pseudoplastique et un faible degré de thixotropie. L’étude de stabilité physique a montré que les formulations d’hydrogel sont stables à basse température (5°C) et à température ambiante (21°C) pendant une période d’incubation de 13 semaines et instable au-delà de 30°C après deux semaines. La méthode HPLC-ELSD a révélé des teneurs en docosanol comprises entre 90% et 110% dans le cas des nanosuspensions et aux alentours de 100% dans le cas de l’hydrogel. L’essai de diffusion in vitro a montré qu’il y a diffusion de docosanol de l’hydrogel à travers les membranes de polycarbonates, qui est plus marquée pour celle de pore 800 nm, tandis que celui du produit commercial Abreva® ne diffuse pas. Le broyage humide est une technique bien adaptée pour la préparation des nanosuspensions docosanol. Ces nanosuspensions peuvent être utilisée comme base pour la préparation de l’hydrogel de docosanol nanoformulé.

Optimisation et évaluation d’un nouveau test PAMPA amélioré pour la prédiction de l’absorption intestinale de médicaments.

Ce mémoire rapporte l’optimisation et l’évaluation d’une nouvelle version du test PAMPA (Parallel Artificial Membrane Permeability Assay) appelée Néo-PAMPA. Ce test qui permet la prédiction de l’absorption intestinale de médicaments consiste en l’utilisation d’une membrane modèle de la paroi intestinale composée d’une bicouche lipidique déposée sur un coussin de polydopamine recouvrant un filtre poreux. En effet, nous nous sommes intéressés lors de ce projet à la mise en place d’une membrane artificielle qui serait plus représentative de la paroi intestinale humaine. Nous avons pu déterminer, suite à une étude comparative des propriétés de huit médicaments ainsi que les coefficients de perméabilité obtenus, que les filtres en polycarbonate présentaient le meilleur choix de support solide pour la membrane. Nous avons également vérifié la déposition du coussin de polydopamine qui apporte le caractère fluide à la bicouche lipidique. Les résultats des tests de perméabilité ont démontré que le coussin de polymère n’obstrue pas les pores du filtre après un dépôt de 4h. Nous avons par la suite étudié la déposition de la bicouche lipidique sur le filtre recouvert de polydopamine. Pour ce faire, deux méthodes de préparation de liposomes ainsi que plusieurs tailles de liposomes ont été testées. Aussi, la composition en phospholipides a été sujette à plusieurs changements. Tous ces travaux d’optimisation ont permis d’aboutir à des liposomes préparés selon la méthode du « film lipidique » à partir d’un mélange de dioléoylphosphatidylcholine (DOPC) et de cholestérol. Une dernière étape d’optimisation de la déposition de la bicouche reste à améliorer. Enfin, le test standard Caco-2, qui consiste à évaluer la perméabilité des médicaments à travers une monocouche de cellules cancéreuses du colon humain, a été implémenté avec succès dans le but de comparer des données de perméabilité avec un test de référence.

Validation et conditionnement d'un test PAMPA amélioré pour l'évaluation de la perméabilité membranaire de médicaments.

Les tests PAMPA et les tests Caco-2 sont des essais in vitro de l’évaluation de la perméabilité intestinale des médicaments. Ils sont réalisés lors de la phase de découverte du médicament. Les tests PAMPA ne sont pas biologiquement représentatifs de la paroi intestinale, mais ils sont rapides et peu coûteux. Les tests Caco-2 nécessitent plus de 21 jours pour la culture cellulaire et des installations spécifiques sont requises. Ils sont constitués d’une monocouche d’entérocytes à confluence et donc plus biologiquement représentatifs. Il y a un besoin pour le développement d’un essai qui est biologiquement représentatif de la membrane intestinale humaine, rapide et peu coûteux. Le premier but de ce projet était de développer une méthode analytique qui permettrait l’évaluation simultanée de huit médicaments témoins utilisés pour la validation de l’essai de perméabilité. Le deuxième but de ce projet était donc d’améliorer la membrane des tests PAMPA pour proposer un nouveau test : le néoPAMPA. Contrairement au test PAMPA traditionnel, cette membrane est constituée de trois composantes : (1) un filtre poreux qui agit à titre de support, (2) un coussin polydopamine chargé négativement qui sert d’ancrage et qui assure la fluidité de la bicouche et (3) une bicouche lipidique formée par fusion de vésicules. Une méthode analytique HPLC-MS/MS a été validée selon les spécifications de la FDA et de la EMA. Cette méthode a permis de quantifier simultanément les huit médicaments standards utilisés pour le test néoPAMPA. Le test PAMPA traditionnel a été mis en place à titre d’essai control. Les coefficients de perméabilité mesurés pour les huit médicaments au travers de la membrane PAMPA comparaient favorablement aux résultats de la littérature. Les composantes de la membrane néoPAMPA ont été optimisées. Les conditions optimales retenues étaient les filtres de polycarbonate hydrophile ayant des pores de 15 nm, les plaques Costar 12 puits comme dispositif des tests de perméabilité, une bicouche lipidique composée de 70 % DOPC et de 30 % cholestérol cationique ainsi qu’une déposition des liposomes en présence de 150 mM NaCl suivi d’un équilibre d’1 h en présence d’une solution saturée en DOPC. Les stabilités de la cassette de médicaments et des liposomes sont insuffisantes pour le conditionnement commercial des membranes néoPAMPA. Les différentes optimisations réalisées ont permis d’améliorer la membrane néoPAMPA sans toutefois la rendre fonctionnelle. La membrane néoPAMPA n’est toujours pas en mesure de discriminer des molécules en fonction de leur perméabilité attendue.

Cure Characteristics of Short Polyester Fiber-PolyurethaneElastomer Composite with Interfacial Bonding Agents Based on Polymeric 4,4'-Diphenylmethanediisocyanate

Cure characteristics of short polyester fiber-polyurethane composites with respect to different bonding agents (MD resins) based on 4, 4' diphenylmethanediisocyanate (MDI) and various diols like propyleneglycol (PG), polypropyleneglycol (PPG) and glycerol (GL) were studied. Tmax. - Tmin. of composites having MD resin were found to be higher than the composite without MD resin. Minimum torque and Tmax. - Tmin., scorch time and optimum cure time were increased with the increase of MDI equivalence. Optimum ratio of MDI / -of in the resin was found to be within the range of 1-1.5. It was observed from the cure characteristics that for getting better adhesion between short polyester fiber and the polyurethane matrix the best choice of MD resin was one based on MDI and 1:1 equivalent mixture of polypropyleneglycol and glycerol.