Single mode Lamb waves in composite laminated plates generated by piezoelectric transducers

The technique of permanently attaching piezoelectric transducers to structural surfaces has demonstrated great potential for quantitative non-destructive evaluation and smart materials design. For thin structural members such as composite laminated plates, it has been well recognized that guided Lamb wave techniques can provide a very sensitive and effective means for large area interrogation. However, since in these applications multiple wave modes are generally generated and the individual modes are usually dispersive, the received signals are very complex and difficult to interpret. An attractive way to deal with this problem has recently been introduced by applying piezoceramic transducer arrays or interdigital transducer (IDT) technologies. In this paper, the acoustic wave field in composite laminated plates excited by piezoceramic transducer arrays or IDT is investigated. Based on dynamic piezoelectricity theory, a discrete layer theory and a multiple integral transform method, an analytical-numerical approach is developed to evaluate the input impedance characteristics of the transducer and the surface velocity response of the plate. The method enables the quantitative evaluation of the influence of the electrical characteristics of the excitation circuit, the geometric and piezoelectric properties of the transducer array, and the mechanical and geometrical features of the laminate. Numerical results are presented to validate the developed method and show the ability of single wave mode selection and isolation. The results show that the interaction between individual elements of the piezoelectric array has a significant influence on the performance of the IDT, and these effects can not be neglected even in the case of low frequency excitation. It is also demonstrated that adding backing materials to the transducer elements can be used to improve the excitability of specific wave modes. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Transcriptional regulation of the sodium-sulfate cotransporter NaSi-1 gene

Inorganic sulfate is one of the most abundant anions in mammalian plasma and is essential for proper cell growth and development, as well as detoxification and activation of many biological compounds. To date, little is understood how physiological levels of sulfate are maintained in the body. Our studies, and of others, have identified the NAS(i)-1 protein to be a functional sulfate transporter in the kidney and intestine, and due to this localization, constitutes a strong candidate gene for maintaining body sulfate homeostasis. Several factors, including hormones and metabolic conditions, have been shown to alter NAS(i)-1 mRNA and protein levels in vivo. In this study, we describe the transcriptional regulation of NaSi-1, with a focus on the mouse NaSi-1 gene (Nas1) that was recently cloned in our laboratory. Vitamin D (1,25-(OH)(2)D-3) and thyroid hormone (T-3) led to an increase in Nas1 promoter activity in OK cells. Mutational analysis of the Nas1 promoter resulted in identification of a direct repeat 6-type vitamin-D-responsive element (DR6 VDRE) at -525 to -508 and an imperfect inverted repeat 0-type T-3 responsive element (IRO T3RE) at -426 to -425 which conferred 1,25-(OH)(2)D-3 and T-3 responsiveness respectively. These findings suggest for vitamin D and thyroid hormone regulation of NaSi-1, may provide important clues to the physiological control of sulfate homeostasis.

In search of the ultimate ionosonde deduced equator

A further progress has been made in defining the ionosonde deduced equator (IDE) which characterises a latitudinal transition from the northern to southern hemisphere. It is now possible to define the global IDE location as the locus of the average position between geographic and geomagnetic equators. A more complete insight to the phenomenon of the third equator (i.e. after geographic and geomagnetic equators) was made possible due to availability of ionospheric height (h'F) data from three stations positioned close to the IDE in the American and the far-east sectors. The IDE ionospheric signature (or E-type signature), detected at these stations, consists of bi-annual h'F height increases. This signature however is not consistently observed during solar cycle and at times, particularly at sunspot minimum, a weak hemispheric signature is observed (i.e. the northern or southern hemisphere signature). In general, the height increase at the IDE are considerably smaller (by a factor of 4) than at other equatorial locations, indicating that the ionosphere at the IDE location becomes less disturbed. It is suggested that the equatorial longitudinal regions which can be associated with more consistent E-type signature are located in the central Pacific and at the east coast of America, close to the intersection points of the geographic and geomagnetic equators. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Magnetized strangelets at finite temperature

The main properties of strangelets, namely their energy per baryon, radius and electric charge, are studied in the unpaired magnetized strange quark matter (MSQM) and paired magnetized colour flavour locked (MCFL) phases. Temperature effects are taken into account in order to study their stability compared to the Fe-56 isotope and nonmagnetized strangelets within the framework of the MIT bag model. We conclude that the presence of a magnetic field tends to stabilize the strangelets more, even when temperature is considered. It is also shown that MCFL strangelets are more stable than ordinary MSQM strangelets for typical gap values of the order of O(100) MeV. A distinctive feature in the detection of strangelets either in cosmic rays or in heavy-ion collider experiments could be their electric charge. We find that the electric charge is modified in the presence of the magnetic field, leading to higher (lower) charge values for MSQM (MCFL) strangelets, when compared to the nonmagnetized case.

Avaliação do stress oxidativo na disfunção erétil

As sequelas fisiopatológicas do stress oxidativo são difíceis de quantificar. Apesar dos obstáculos, a relevância médica do stress oxidativo tem vindo a ser cada vez mais reconhecida, sendo hoje em dia encarado como um componente chave de virtualmente todas as doenças. A disfunção erétil (DE) surge neste contexto como uma espécie de barómetro da função endotelial e do dano oxidativo. A quantificação de biomarcadores de stress oxidativo poderá apresentar um enorme impacto na avaliação de pacientes com DE. O rácio glutationa reduzida/oxidada (GSH/GSSG) e a nitrotirosina (3-NT) têm vindo a demonstrar relevância clínica. A consideração de polimorfismos genéticos constitui ainda uma abordagem promissora na avaliação destas relações no futuro. Um método altamente sensível de cromatografia líquida de alta performance (HPLC) foi desenvolvido para a determinação de 3-NT em plasma humano. As concentrações de 3-NT medidos em indivíduos com DE foram 6,6±2,1μM (média±S.D., n = 46). A medição da concentração plasmática de 3-NT poderá revelar-se útil como marcador de dano oxidativo dependente do óxido nítrico (NO). O nível de stress oxidativo pode também ser quantificado através da medição do decréscimo do rácio GSH/GSSG, que tem mostrado alterações numa miríade de patologias, como a DE e a diabetes mellitus. O método proposto para a quantificação do rácio GSH/GSSG em HPLC apresenta a vantagem de avaliação concomitante dos dois parâmetros em apenas uma corrida. O valor do rácio GSH/GSSG obtido a partir de sangue de indivíduos com DE foi 11,9±9,8 (média±S.D., n = 49). Os resultados estatísticos revelaram diferenças significativas (p<0,001) entre ambos a concentração plasmática de 3-NT e o rácio GSH/GSSG de sangue de indivíduos com DE e as respetivas medições em indivíduos saudáveis. Observaram-se ainda diferenças estatisticamente significativas (p≈0,027) entre o rácio GSH/GSSG do sangue de pacientes apenas com diagnóstico de DE e a medição respetiva em indivíduos com DE e comorbilidades cardiovasculares. Estes resultados enfatizam o papel do dano oxidativo na biopatologia da DE, elucidado com o auxílio destas duas metodologias, que poderão ter um amplo campo de aplicação no futuro, dado que se mostraram simples, não dispendiosas e rápidas, podendo eventualmente adequar-se a estudos de rastreio em larga escala.

Electron driven reactions in complexes embedded in superfluid helium droplets

A thesis submitted to the University of Innsbruck for the doctor degree in Natural Sciences, Physics and New University of Lisbon for the doctor degree in Physics, Atomic and Molecular Physics

Desenvolvimento de programa em linguagem Matlab® para cálculo pelo método de elementos finitos

Para o projeto de qualquer estrutura existente (edifícios, pontes, veículos, máquinas, etc.) é necessário conhecer as condições de carga, geometria e comportamento de todas as suas partes, assim como respeitar as normativas em vigor nos países nos quais a estrutura será aplicada. A primeira parte de qualquer projeto nesta área passa pela fase da análise estrutural, onde são calculadas todas as interações e efeitos de cargas sobre as estruturas físicas e os seus componentes de maneira a verificar a aptidão da estrutura para o seu uso. Inicialmente parte-se de uma estrutura de geometria simplificada, pondo de parte os elementos físicos irrelevantes (elementos de fixação, revestimentos, etc.) de maneira a simplificar o cálculo de estruturas complexas e, em função dos resultados obtidos da análise estrutural, melhorar a estrutura se necessário. A análise por elementos finitos é a ferramenta principal durante esta primeira fase do projeto. E atualmente, devido às exigências do mercado, é imprescindível o suporte computorizado de maneira a agilizar esta fase do projeto. Existe para esta finalidade uma vasta gama de programas que permitem realizar tarefas que passam pelo desenho de estruturas, análise estática de cargas, análise dinâmica e vibrações, visualização do comportamento físico (deformações) em tempo real, que permitem a otimização da estrutura em análise. Porém, estes programas demostram uma certa complexidade durante a introdução dos parâmetros, levando muitas vezes a resultados errados. Assim sendo, é essencial para o projetista ter uma ferramenta fiável e simples de usar que possa ser usada para fins de projeto de estruturas e otimização. Sobre esta base nasce este projeto tese onde se elaborou um programa com interface gráfica no ambiente Matlab® para a análise de estruturas por elementos finitos, com elementos do tipo Barra e Viga, quer em 2D ou 3D. Este programa permite definir a estrutura por meio de coordenadas, introdução de forma rápida e clara, propriedades mecânicas dos elementos, condições fronteira e cargas a aplicar. Como resultados devolve ao utilizador as reações, deformações e distribuição de tensões nos elementos quer em forma tabular quer em representação gráfica sobre a estrutura em análise. Existe ainda a possibilidade de importação de dados e exportação dos resultados em ficheiros XLS e XLSX, de maneira a facilitar a gestão de informação. Foram realizados diferentes testes e análises de estruturas de forma a validar os resultados do programa e a sua integridade. Os resultados foram todos satisfatórios e convergem para os resultados de outros programas, publicados em livros, e para cálculo a mão feitos pelo autor.

Development of Biomimetic Robots in the EPS Engineering Programme Capstone Project

This paper presents the development of a fish-like robot called Bro-Fish. Bro-Fish aims to be an educational toy dedicated to teaching mechanics, programming and the physics of floating objects to youngsters. The underlying intention is to awaken the interest of children for technology, especially biomimetic (biologically inspired) approaches, in order to promote sustainability and raise the level of ecological awareness. The main focus of this project was to create a robot with carangiform locomotion and controllable swimming, providing the opportunity to customize parts and experiment with the physics of floating objects. Therefore, the locomotion principles of fishes and mechanisms developed in related projects were analysed. Inspired by this background knowledge, a prototype was designed and implemented. The main achievement is the new tail mechanism that propels the robot. The tail resembles the undulation motion of fish bodies and is actuated in an innovative way, triggered by an elegant movement of a rotating helicoidal. First experimental tests revealed the potential of the proposed methodology to effectively generate forward propulsion.

Mother-to-child transmission of different HIV-1 subtypes among ARV Naïve infected pregnant women in Nigeria

The rate of mother-to-child transmission (MTCT) of HIV as well as the implications of the circulating multiple subtypes to MTCT in Nigeria are not known. This study was therefore undertaken to determine the differential rates of MTCT of HIV-1 subtypes detected among infected pregnant women before ARV intervention therapy became available in Nigeria. Twenty of the HIV-positive women who signed the informed consent form during pregnancy brought their babies for follow-up testing at age 18-24 months. Plasma samples from both mother and baby were tested for HIV antibody at the Department of Virology, UCH, Ibadan, Nigeria. All positive samples (plasma and peripheral blood mononuclear cells - PBMCs) were shipped to the Institute of Tropical Medicine, Antwerp, Belgium, where the subtype of the infecting virus was determined using the HMA technique. Overall, a mother-to-child HIV transmission rate of 45% was found in this cohort. Specifically, 36.4%, 66.7% and 100% of the women infected with HIV-1 CRF02 (IbNg), G and B, respectively, transmitted the virus to their babies. As far as it can be ascertained, this is the first report on the rate of MTCT of HIV in Nigeria. The findings reported in this paper will form a useful reference for assessment of currently available therapeutic intervention of MTCT in the country.

EFFECTS OF VITAMIN C SUPPLEMENTATION ON THE CHRONIC PHASE OF CHAGAS DISEASE

Introduction:In order to examine the effectiveness of vitamin C (ascorbic acid) in combating the oxidative insult caused by Trypanosoma cruzi during the development of the chronic phase of Chagas disease, Swiss mice were infected intraperitoneally with 5.0 × 104 trypomastigotes of T. cruzi QM1strain.Methods:Mice were given supplements of two different doses of vitamin C for 180 days. Levels of lipid oxidation (as indicated by thiobarbituric acid reactive substances-TBARS), total peroxide, vitamin C, and reduced glutathione were measured in the plasma, TBARS, total peroxide and vitamin C were measured in the myocardium and histopathologic analysis was undertaken in heart, colon and skeletal muscle.Results:Animals that received a dose equivalent to 500 mg of vitamin C daily showed increased production of ROS in plasma and myocardium and a greater degree of inflammation and necrosis in skeletal muscles than those that received a lower dose or no vitamin C whatsoever.Conclusion:Although some research has shown the antioxidant effect of vitamin C, the results showed that animals subject to a 500 mg dose of vitamin C showed greater tissue damage in the chronic phase of Chagas disease, probably due to the paradoxical actions of the substance, which in this pathology, will have acted as a pro-oxidant or pro-inflammatory.

Anti-apolipoprotein A-I antibodies in the pathogenesis of Alzheimer disease : project plan

RESUMO: A doença de Alzheimer (AD) é a forma mais comum de demência em todo o mundo e sua prevalência deverá duplicar até 2050. Os mecanismos precisos responsáveis pela AD são desconhecidas mas as características histopatológicas estão bem caracterizadas. A hipótese mais importante para a perda neuronal e declínio cognitivo na AD é a cascata amilóide que indica que AD é o resultado da sobreprodução de beta amilóide (Aβ) e / ou remoção ineficaz; a acumulação do BA no cérebro seria o passo crítico na patogénese da AD. Actualmente, a identificação de proteínas que se ligam ao Aβ e modulam a sua agregação e neurotoxicidade pode proporcionar a base para novas abordagens terapêuticas. A apolipoproteína AI (ApoA-I), o principal componente das HDL humanas, interage com o domínio extracelular da proteína precursora de amilóide (APP), bem como com o Aβ. Estudos epidemiológicos têm mostrado uma diminuição acentuada da ApoA-I plasmática em doentes com AD, com uma correlação inversa entre o nível de ApoA-I e o risco de AD. Este trabalho pretende apresentar um projecto que tem como objectivo investigar se os anticorpos anti-apo AI podem impedir a formação de complexos Aβ / ApoA-I, bloqueando o efeito protector da ApoA-I. A hipótese baseia-se na possibilidade dos doentes com AD terem anticorpos anti-ApoA-I plasmáticos e de estes poderem interferir com a formação do complexo no LCR.------- ABSTRACT:Alzheimer’s disease (AD) is the most common form of dementia world-wide and its prevalence is expected to double by the year 2050. The precise mechanisms responsible for AD are unknown but the histopathologic features are well-characterised. The most compelling hypothesis for neuronal loss and cognitive decline in AD is the amyloid cascade hypothesis which states that AD is the result of amyloid beta (Aβ) overproduction and/or ineffective clearance and its accumulation in the brain would be the critical step in AD pathogenesis. Currently, identification of proteins that bind Aβ and modulate its aggregation and neurotoxicity could provide the basis for novel treatment approaches. Apolipoprotein A-I (ApoA-I), the main constituent of human HDL, ApoA-I interacts with the extracellular domain of amyloid precursor protein (APP), as well as with Aβ itself. Epidemiological studies have shown a marked decrease of plasma ApoA-I levels in AD patients, with an inverse correlation between the ApoA-I level and the risk of AD. This work intends to present a project that aims to investigate if anti-ApoA-I antibodies may prevent the formation of the Aβ /ApoA-I complex and by doing so blocking the protective effect of ApoA-I in AD. We base the hypothesis on the possibility that patients with AD might have anti-ApoA-I antibodies in plasma and that these can interfere with the complex formation in the cerebrospinal fluid (CSF).

Contribuição para o estudo da anexina V na apoptose celular em concentrados de eritrócitos

A hemoterapia moderna baseia-se na utilização correcta dos diversos componentes sanguíneos, associados a um maior controle de qualidade do sangue, o que a torna mais segura e, actualmente, muitos doentes sao beneficiados pois, a transfusão de componentes sanguineos, em situaçoes várias, está na linha da frente na manutenção da vida e em casos extremos, o último recurso que salva vidas. A qualidade e a segurança nas transfusões de sangue são grandes preocupações da área médica, autoridades de saúde e doente1. O sangue obtido pelos Centros de Sangue provem de dadores voluntários, dotados de uma enorme sensibilidade social, que periodicamente assumem uma postura benevola e altruista e consequentemente mantêm os bancos de sangue providos de um produto imprescindivel no tratamento de diversas patologias. O produto final disponível – concentrado de eritrócitos (CE´s), plasma e concentrado plaquetário – tem de assumir um carácter seguro e viável de modo a que os riscos para o doente sejam diminutos2. O controlo de qualidade aplicado a todo o sangue doado realiza provas de conformidade nas unidades com especificações previamente definidas, sendo a hémolise um dos parâmetros importantes na avaliação da qualidade dos concentrados de eritrócitos, pois, pode ocasionar implicações clinicas para o receptor. Para além disso a avaliação da concentração de hemoglobina (Hg) no sangue doado mostra-se um controlo imprescindivel que salvaguarda a qualidade e segurança do componente a transfundir3;4.Até se obter um CE há todo um processo moroso e de responsabilidade vital. Todo o sangue obtido passa por várias etapas fundamentais até à obtenção do componente pretendido (analise, produção e armazenamento). Os CE’s obtidos quando armazenados, num ambiente de refrigeração, têm uma vida útil de 42 dias. Após este período, o sangue deve ser inutilizado por se verificar alterações bioquímicas, biomecânicas, e imunológicas nos CE’s e por consequência a sua instabilidade vital no que ao tratamento de patologias, para as quais este componente está indicado, diz respeito5. Foi realizado um estudo experimental com o objetivo de avaliar a contribuição da Anexina V na apoptose celular nos concentrados de eritrócitos, constatando a degradação dos mesmos ao longo de todo o período de armazenamento e validar o paradigma que a ciência preconiza: “Os CE’s após os 42 dias armazenados, em condições específicas (2 a 6º centígrados), são inviaveis para transfundir”6;7. A avaliação dos níveis de apoptose por citometria de fluxo é geralmente realizada por métodos que utilizam Anexina V como marcador vital, que se associa aos resíduos de fosfatidilserina, externalizados no início do processo apoptótico. A Anexina V é uma proteína humana endógena dependente do ião Ca+2, amplamente distribuída intracelularmente em altas concentrações na placenta e em concentrações mais baixas nos eritrócitos, plaquetas e monócitos. Apresenta como principal característica a capacidade de se ligar à fosfatidilserina, um fosfolipído presente na camada interna da bicamada lipídica, que durante a apoptose celular é translocada para a camada externa da membrana celular. A determinação da Anexina V é normalmente utilizada para verificar se as células são viáveis, apoptóticas ou necróticas por meio de diferenças na integridade da membrana plasmática. Assim, ao conjugar a Anexina V ao FITC (Isotiocianato de fluoresceína) é possível identificar e quantificar as células apoptóticas por citometria de fluxo7. Numa amostra de 15 CE’s, a qual foi induzida a hemólise, verificou-se, por citometria de fluxo, que a viabilidade deste componente se desvanesce ao longo do tempo, confirmando assim que o tratamento, manuseamento e armazenamento do sangue compromete a vitalidade terapeutica deste insubstituivel produto vital.

Quantification of HIV-1 viral RNA in the blood in needles used for venous puncture in HIV-infected individuals

INTRODUCTION: Occupational HIV infection among healthcare workers is an important issue in exposures involving blood and body fluids. There are few data in the literature regarding the potential and the duration of infectivity of HIV type 1 (HIV-1) in contaminated material under adverse conditions. METHODS: We quantified HIV-1 viral RNA in 25×8mm calibre hollow-bore needles, after punctures, in 25 HIV-1-infected patients selected during the sample collection. All of the patients selected were between the ages of 18 and 55. Five samples were collected from 16 patients: one sample for the immediate quantification of HIV-1 RNA in the plasma and blood samples from the interior of 4 needles to be analyzed at 0h, 6h, 24h, and 72h after collection. In nine patients, another test was carried out in the blood from one additional needle, in which HIV-1 RNA was assessed 168h after blood collection. The method used to assess HIV-1 RNA was nucleic acid sequence-based amplification. RESULTS: Up to 7 days after collection, HIV-1 RNA was detected in all of the needles. The viral RNA remained stable up to 168h, and there were no statistically significant differences among the needle samples. CONCLUSIONS: Although the infectivity of the viral material in the needles is unknown, the data indicate the need to re-evaluate the practices in cases of occupational accidents in which the source is not identified.

Blocking tumor exosome release using nanovectorization systems

Exosomes are small membrane vesicles secreted by most cell types, either normal or malignant and are found in most body fluids such as saliva, plasma and breast milk. In the past decade, the interest in these vesicles has been growing more and more since it was found that besides their beneficial functions such as the removal of cellular debris and unnecessary proteins during cell maturation process, they can also interact with other cells and transfer information between them, thus helping diseases like cancer to progress. The present work intended to use gold nanoparticles as vehicles for gene silencing in an attempt to reduce the tumor-derived exosome secretion, regulated by Rab27a protein, and also aimed to compare the exosome secretion between two breast cell lines, MCF7 and MDA. Changes in RAB27A gene expression were measured by Real-time Quantitative PCR and it was revealed a decreased in RAB27A gene expression, as expected. Exosomes were isolated and purified by two different methods, ultracentrifugation and the commercial kit ExoQuick™ Solution, and further characterized using Western Blot analysis. ExoQuick™ Solution was proven to be the most efficient method for exosome isolation and it was revealed that MDA cells secrete more exosomes. Furthermore, the isolated MCF7-derived exosomes were placed together with a normal bronchial/tracheal epithelial cell line (BTEC) for an additional assay, which aimed to observe the uptake of exosomes by other cells and the exosomes’ capability of promoting cell-cell communication. This observation was made based on alterations in the expression levels of c-Myc and miR-21 genes and the fact that they both have an increased expression in BTEC cells incubated with tumor-derived exosomes when compared to control cells (without incubation with the exosomes) lead us to the conclusion that the exosome uptake and exchange of information between the exosomes and the normal cells did occurred.