Similar antigenic surfaces, rather than sequence homology, dictate T-cell epitope molecular mimicry.

Molecular mimicry, normally defined by the level of primary-sequence similarities between self and foreign antigens, has been considered a key element in the pathogenesis of autoimmunity. Here we describe an example of molecular mimicry between two overlapping peptides within a single self-antigen, both of which are recognized by the same human self-reactive T-cell clone. Two intervening peptides did not stimulate the T-cell clone, even though they share nine amino acids with the stimulatory peptides. Molecular modeling of major histocompatibility complex class II-peptide complexes suggests that both of the recognized peptides generate similar antigenic surfaces, although these are composed of different sets of amino acids. The molecular modeling of a peptide shifted one residue from the stimulatory peptide, which was recognized in the context of the same HLA molecule by another T-cell clone, generated a completely different antigenic surface. Functional studies using truncated peptides confirmed that the anchor residues of the two "mimicking" epitopes in the HLA groove differ. Our results show, for two natural epitopes, how molecular mimicry can occur and suggest that studies of potential antigenic surfaces, rather than sequence similarity, are necessary for analyzing suspected peptide mimicry.

Ordered restriction endonuclease maps of yeast artificial chromosomes created by optical mapping on surfaces.

We have developed a surface mounting technology for the rapid construction of ordered restriction maps from individual DNA molecules. Optical restriction maps constructed from yeast artificial chromosome DNA molecules mounted on specially derivatized glass surfaces are accurate and reproducible, and the technology is amenable to automation. The mounting procedures described here should also be useful for fluorescence in situ hybridization studies. We believe these improvements to optical mapping will further stimulate the development of nonelectrophoretic approaches to genome analysis.

Efeito do cobre como adição interfacial no sistema tribológico pino X disco.

O presente trabalho de mestrado teve como meta realizar um estudo do comportamento do cobre particulado em ensaios tribológicos do tipo pino contra disco. O cobre é atualmente utilizado em até 15% em massa das pastilhas de freios automotivos e tal utilização é responsável pela emissão de até 70% do cobre particulado presente no ar. Devido ao caráter carcinogênico do cobre, se faz necessária sua substituição. Foram realizados ensaios tribológicos pino disco com adição de diferentes meios interfaciais. Foram utilizados pares tribológicos aço/aço, em ensaios a seco de pino contra disco com adição de meio interfacial nanoparticulado de óxido de ferro, grafite e de cobre metálico em diferentes granulometrias (400 m, 20 m e 50 nm). Após os ensaios, amostras das superfícies de pinos e discos para cada uma das adições de cobre, bem como para a condição sem adição de meio interfacial, foram caracterizadas utilizando técnicas de microscopia eletrônica de varredura, de forma a entender o comportamento das partículas de cobre e sua contribuição para o coeficiente de atrito. As adições de cobre obtiveram os maiores coeficientes de atrito, e entre elas os coeficientes de atrito foram mais altos durante todos os ensaios para a adição de 50 nm, seguido de 20 m e 400 m. A análise das superfícies tribológicas em MEV mostrou heterogeneidade das superfícies ensaiadas em relação à presença de debris oxidados e camadas compactas. Observou-se a presença de cobre apenas nas superfícies ensaiadas com adição dos cobres de 50 nm e 20 m. A presença de um filme óxido compacto e contínuo foi observada apenas nas superfícies tribológicas ensaiadas sem adição de meio interfacial e com adição de cobre a 400 m.

Models and methods for the direct simulation of rough and micropatterned surfaces

Friction in hydrodynamic bearings are a major source of losses in car engines ([69]). The extreme loading conditions in those bearings lead to contact between the matching surfaces. In such conditions not only the overall geometry of the bearing is relevant, but also the small-scale topography of the surface determines the bearing performance. The possibility of shaping the surface of lubricated bearings down to the micrometer ([57]) opened the question of whether friction can be reduced by mean of micro-textures, with mixed results. This work focuses in the development of efficient numerical methods to solve thin film (lubrication) problems down to the roughness scale of measured surfaces. Due to the high velocities and the convergent-divergent geometries of hydrodynamic bearings, cavitation takes place. To treat cavitation in the lubrication problem the Elrod- Adams model is used, a mass-conserving model which has proven in careful numerical ([12]) and experimental ([119]) tests to be essential to obtain physically meaningful results. Another relevant aspect of the modeling is that the bearing inertial effects are considered, which is necessary to correctly simulate moving textures. As an application, the effects of micro-texturing the moving surface of the bearing were studied. Realistic values are assumed for the physical parameters defining the problems. Extensive fundamental studies were carried out in the hydrodynamic lubrication regime. Mesh-converged simulations considering the topography of real measured surfaces were also run, and the validity of the lubrication approximation was assessed for such rough surfaces.

The Adsorption of Polyatomic Molecules on Carbon Surfaces

Carbon nanotubes exhibit the structure and chemical properties that make them apt substrates for many adsorption applications. Of particular interest are carbon nanotube bundles, whose unique geometry is conducive to the formation of pseudo-one-dimensional phases of matter, and graphite, whose simple planar structure allows ordered phases to form in the absence of surface effects. Although both of these structures have been the focus of many research studies, knowledge gaps still remain. Much of the work with carbon nanotubes has used simple adsorbates1-43, and there is little kinetic data available. On the other hand, there are many studies of complex molecules adsorbing on graphite; however, there is almost no kinetic data reported for this substrate. We seek to close these knowledge gaps by performing a kinetic study of linear molecules of increasing length adsorbing on carbon nanotube bundles and on graphite. We elucidated the process of adsorption of complex admolecules on carbon nanotube bundles, while at the same time producing some of the first equilibrium results of the films formed by large adsorbates on these structures. We also extended the current knowledge of adsorption on graphite to include the kinetics of adsorption. The kinetic data that we have produced enables a more complete understanding of the process of adsorption of large admolecules on carbon nanotube bundles and graphite. We studied the adsorption of particles on carbon nanotube bundles and graphite using analytical and computational techniques. By employing these methods separately but in parallel, we were able to constantly compare and verify our results. We calculated and simulated the behavior of a given system throughout its evolution and then analyzed our results to determine which system parameters have the greatest effect on the kinetics of adsorption. Our analytical and computational results show good agreement with each other and with the experimental isotherm data provided by our collaborators. As a result of this project, we have gained a better understanding of the kinetics of adsorption. We have learned about the equilibration process of dimers on carbon nanotube bundles, identifying the “filling effect”, which increases the rate of total uptake, and explaining the cause of the transient “overshoot” in the coverage of the surface. We also measured the kinetic effect of particle-particle interactions between neighboring adsorbates on the lattice. For our simulations of monomers adsorbing on graphite, we succeeded in developing an analytical equation to predict the characteristic time as a function of chemical potential and of the adsorption and interaction energies of the system. We were able to further explore the processes of adsorption of dimers and trimers on graphite (again observing the filling effect and the overshoot). Finally, we were able to show that the kinetic behaviors of monomers, dimers, and trimers that have been reported in experimental results also arise organically from our model and simulations.

Filmes de óxido de zinco e nitreto de zinco depositados por magnetron sputtering com diferentes pressões de argônio, oxigênio e nitrogênio.

O óxido de zinco é um material semicondutor que apresenta alta transparência óptica no espectro visível, alta energia de ligação de éxcitons e piezoeletricidade. Por suas propriedades, ele é utilizado na área de sensores, eletrodos transparentes e dispositivos optoeletrônicos. No entanto, sua utilização ainda é limitada pela dificuldade de obtenção de condutividade tipo p, cujo principal dopante é o nitrogênio, devido à assimetria de dopagem ocasionada por defeitos intrínsecos do material, dopagem em valências diferentes das esperadas e formação de níveis de aceitadores profundos na banda proibida. A aplicação em dispositivos piezoelétricos também exige alta resistividade e ótimas propriedades cristalinas. Muitos processos de deposição estabelecidos hoje ainda utilizam altas temperaturas, o que impede sua deposição sobre superfícies ou substratos sensíveis a altas temperaturas. O objetivo deste trabalho é desenvolver técnicas de deposição de filmes de ZnO, principalmente em baixas temperaturas ( 100°C), pelo método de magnetron sputtering de rádio frequência, para avaliar a influência dos gases de processo nas características estruturais, estequiométricas, elétricas e ópticas dos filmes. Para isso, foram obtidos filmes utilizando pressão total de argônio, e pressões parciais de argônio e oxigênio e argônio e nitrogênio, utilizando alvo cerâmico de óxido de zinco ou alvo metálico de zinco. Para alvo de ZnO, filmes com condutividade tipo n foram obtidos em ambiente de argônio, em condições que geraram deficiências de oxigênio. Filmes altamente resistivos foram obtidos com a utilização de pressão parcial de oxigênio no gás de processo, em condições que resultaram em filmes estequiométricos, inclusive com condutividade tipo p. Condutividade tipo p mais alta foi observada, apenas por ponta quente, para uma amostra obtida em argônio logo após a utilização de nitrogênio na câmara de processo, que provavelmente sofreu influência da dopagem não intencional do cobre, que foi identificado como um contaminante do processo devido à estrutura da câmara. Para alvo de Zn, observou-se a formação de nitreto de zinco, que demonstrou alta capacidade de oxidação em ambiente atmosférico, e portanto, transforma-se naturalmente ao longo do tempo ou por processos de oxidação térmica em ZnO dopado com nitrogênio. Filmes de ZnO produzidos a partir de nitreto de zinco foram os únicos dos testados que apresentaram fotoluminescência característica do ZnO, mesmo para processos onde não houve aquecimento intencional.

Abrasão de ferro fundido cinzento: aplicação a motores automotivos.

Uma parte significativa das perdas por atrito num motor automotivo resulta da ação de partículas abrasivas. Dentre as fontes possíveis, podem ser citados o próprio meio ambiente - partículas que passam pelo filtro de ar - o desgaste de partes metálicas do motor ou mesmo resíduos de combustão. Essas partículas podem ficar encrustadas em anéis do pistão, ou ficar na interface entre pistão e bloco ou camisa, e são responsáveis por sulcos axiais, na direção do movimento do pistão, observáveis em motores usados. O objetivo deste trabalho foi obter um melhor entendimento dos mecanismos de desgaste relacionados com o sulcamento de camisa/bloco e identificar conjuntos de testes laboratoriais capazes de reproduzi-los sob condições controladas. Amostras de ferro fundido cinzento (FoFo) e de aço AISI 1070 com dureza de matriz próxima daquela encontrada em FoFo (?200HV30) foram submetidas a ensaios de riscamento em tribômetros. Verificou-se que riscos executados com um endentador cônico submetido a cargas na faixa de 20 a 50 mN eram similares aos sulcos observados em camisas ou blocos. Ensaios com outros materiais, como alumínio e latão e mesmo aço de diferentes durezas contribuíram para melhorar o entendimento dos resultados. Não foi observada transição brusca entre mecanismos de abrasão. O cálculo do fator de remoção de material, fab, a partir de perfilometria óptica resultou em valores com dispersão elevada; não foi possível associa-los aos diferentes mecanismos de abrasão observados. Valores obtidos para o coeficiente de atrito no riscamento permitiram fazer uma estimativa inicial de energia gasta nos processos abrasivos do motor.