Computational analysis and physico-chemical characterization of an inclusion compound between praziquantel and methyl-beta-cyclodextrin for use as an alternative in the treatment of schistosomiasis

Schistosomiasis is still an endemic disease in many regions, with 250 million people infected with Schistosoma and about 500,000 deaths per year. Praziquantel (PZQ) is the drug of choice for schistosomiasis treatment, however it is classified as Class II in the Biopharmaceutics Classification System, as its low solubility hinders its performance in biological systems. The use of cyclodextrins is a useful tool to increase the solubility and bioavailability of drugs. The aim of this work was to prepare an inclusion compound of PZQ and methyl-beta-cyclodextrin (MeCD), perform its physico-chemical characterization, and explore its in vitro cytotoxicity. SEM showed a change of the morphological characteristics of PZQ:MeCD crystals, and IR data supported this finding, with changes after interaction with MeCD including effects on the C-H of the aromatic ring, observed at 758 cm(-1). Differential scanning calorimetry measurements revealed that complexation occurred in a 1:1 molar ratio, as evidenced by the lack of a PZQ transition temperature after inclusion into the MeCD cavity. In solution, the PZQ UV spectrum profile in the presence of MeCD was comparable to the PZQ spectrum in a hydrophobic solvent. Phase solubility diagrams showed that there was a 5.5-fold increase in PZQ solubility, and were indicative of a type A(L) isotherm, that was used to determine an association constant (K(a)) of 140.8 M(-1). No cytotoxicity of the PZQ:MeCD inclusion compound was observed in tests using 3T3 cells. The results suggest that the association of PZQ with MeCD could be a good alternative for the treatment of schistosomiasis.

Development of semicrystalline morphology of poly(L-lactic acid) during processing of a vascular scaffold

New and promising treatments for coronary heart disease are enabled by vascular scaffolds made of poly(L-lactic acid) (PLLA), as demonstrated by Abbott Vascular’s bioresorbable vascular scaffold. PLLA is a semicrystalline polymer whose degree of crystallinity and crystalline microstructure depend on the thermal and deformation history during processing. In turn, the semicrystalline morphology determines scaffold strength and biodegradation time. However, spatially-resolved information about the resulting material structure (crystallinity and crystal orientation) is needed to interpret in vivo observations.

The first manufacturing step of the scaffold is tube expansion in a process similar to injection blow molding. Spatial uniformity of the tube microstructure is essential for the consistent production and performance of the final scaffold. For implantation into the artery, solid-state deformation below the glass transition temperature is imposed on a laser-cut subassembly to crimp it into a small diameter. Regions of localized strain during crimping are implicated in deployment behavior.

To examine the semicrystalline microstructure development of the scaffold, we employed complementary techniques of scanning electron and polarized light microscopy, wide-angle X-ray scattering, and X-ray microdiffraction. These techniques enabled us to assess the microstructure at the micro and nano length scale. The results show that the expanded tube is very uniform in the azimuthal and axial directions and that radial variations are more pronounced. The crimping step dramatically changes the microstructure of the subassembly by imposing extreme elongation and compression. Spatial information on the degree and direction of chain orientation from X-ray microdiffraction data gives insight into the mechanism by which the PLLA dissipates the stresses during crimping, without fracture. Finally, analysis of the microstructure after deployment shows that it is inherited from the crimping step and contributes to the scaffold’s successful implantation in vivo.

Tratamentos de fibras de carnaúba [copernicia prunífera (miller) h. e. moore] para o desenvolvimento de compósito biodegradável com matriz de polihidroxibutirato

The use of raw materials from renewable sources for production of materials has been the subject of several studies and researches, because of its potential to substitute petrochemical-based materials. The addition of natural fibers to polymers represents an alternative in the partial or total replacement of glass fibers in composites. In this work, carnauba leaf fibers were used in the production of biodegradable composites with polyhydroxybutyrate (PHB) matrix. To improve the interfacial properties fiber / matrix were studied four chemical treatments to the fibers..The effect of the different chemical treatments on the morphological, physical, chemical and mechanical properties of the fibers and composites were investigated by scanning electron microscopy (SEM), infrared spectroscopy, X-ray diffraction, tensile and flexural tests, dynamic mechanical analysis (DMA), thermogravimetry (TGA) and diferential scanning calorimetry (DSC). The results of tensile tests indicated an increase in tensile strength of the composites after the chemical treatment of the fibers, with best results for the hydrogen peroxide treated fibers, even though the tensile strength of fibers was slightly reduced. This suggests a better interaction fiber/matrix which was also observed by SEM fractographs. The glass transition temperature (Tg) was reduced for all composites compared to the pure polymer which can be attributed to the absorption of solvents, moisture and other low molecular weight molecules by the fibers

Investigation of capacitive discharge heating of metallic glasses

In recent years, the discovery of bulk metallic glasses with exceptional properties has generated much interest. One of their most intriguing features is their capacity for viscous flow above the glass transition temperature. This characteristic allows metallic glasses to be formed like plastics at modest temperatures. However, crystallization of supercooled metallic liquids in the best bulk metallic glass-formers is much more rapid than in most polymers and silicate glass-forming liquids. The short times to crystallization impairs experimentation on and processing of supercooled glass-forming metallic liquids. A technique to rapidly and uniformly heat metallic glasses at rates of 10⁵ to 10⁶ kelvin per second is presented. A capacitive discharge is used to ohmically heat metallic glasses to temperatures in the super cooled liquid region in millisecond time-scales. By heating samples rapidly, the most time-consuming step in experiments on supercooled metallic liquids is reduced orders of magnitude in length. This allows for experimentation on and processing of metallic liquids in temperature ranges that were previously inaccessible because of crystallization.

A variety of forming techniques, including injection molding and forging, were coupled with capacitive discharge heating to produce near net-shaped metallic glass parts. In addition, a new forming technique, which combines a magnetic field with the heating current to produce a forming force, was developed. Viscosities were measured in previously inaccessible temperature ranges using parallel plate rheometry combined with capacitive discharge heating. Lastly, a rapid pulse calorimeter was developed with this technique to investigate the thermophysical behavior of metallic glasses at these rapid heating rates.

Poli-líquidos iônicos e complexos solúveis de Eu3+ e Tb3+ : bioimageamento celular seletivo

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015.

Nature of the spin-glass phase in dense packings of Ising dipoles with random anisotropy axes

By Monte Carlo simulations, we study the character of the spinglass (SG) phase in dense disordered packings of magnetic nanoparticles (NPs). We focus on NPs which have large uniaxial anisotropies and can be well represented as Ising dipoles. Dipoles are placed on SC lattices and point along randomly oriented axes. From the behaviour of a SG correlation length we determine the transition temperature Tc between the paramagnetic and a SG phase. For temperatures well below Tc we find distributions of the SG overlap parameter q that are strongly sample-dependent and exhibit several spikes. We find that the average width of spikes, and the fraction of samples with spikes higher than a certain threshold does not vary appreciably with the system sizes studied. We compare these results with the ones found previously for 3D site-diluted systems of parallel Ising dipoles and with the behaviour of the Sherrington-Kirkpatrick model.

Comb-like acrylic-based polymer latexes containing nano-sized crystalline or liquid crystalline domains

306 p.

Síntese e caracterização de nanocompósitos magnéticos empregando polimerização radicalar em meios homogêneo (blk) e heterogêneo (miniemulsão)

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Curso de Pós-Graduação em Química, 2016.

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.

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.

Maltodextrin-incorporated-vacuum-dried honey powder: processing and stability

Honey is rich in sugar content and dominated by fructose and glucose that make honey prone to crystallize during storage. Due to honey composition, the anhydrous glass transition temperature of honey is very low that makes honey difficult to dry alone and drying aid or filler is needed to dry honey. Maltodextrin is a common drying aid material used in drying of sugar-rich food. The present study aims to study the processing of honey powder by vacuum drying method and the impact of drying process and formulation on the stability of honey powder. To achieve the objectives, the series of experiments were done: investigating of maltodextrin DE 10 properties, studying the effect of drying temperature, total solid concentration, DE value, maltodextrin concentration and anti-caking agent on honey powder processing and stability. Maltodextrin provide stable glass compared to lower molecular weight sugars. Dynamic Dew Point Isotherm (DDI) data could be used to determine amorphous content of a system. The area under the first derivative curve from DDI curve is equal to the amount of water needed by amorphous material to crystallize. The drying temperature affected the amorphous content of vacuum-dried honey powder. The higher temperature seemed to result in honey powder with more amorphous component. The ratio of maltodextrin affected more significantly the stability of honey powder compared to the treatments of total solids concentration, DE value and drying temperature. The critical water activity of honey powder was lower than water activity of the equilibrium water content corresponding to BET monolayer water content. Addition of anti-caking agent increased stability and flow-ability of honey powder. Addition of Calcium stearate could inhibit collapse of the honey powder during storage.

Manipulating the structural and electronic properties of epitaxial NaNbO3 films via strain and stoichiometry

Due to their intriguing dielectric, pyroelectric, elasto-electric, or opto-electric properties, oxide ferroelectrics are vital candidates for the fabrication of most electronics. However, these extraordinary properties exist mainly in the temperature regime around the ferroelectric phase transition, which is usually several hundreds of K away from room temperature. Therefore, the manipulation of oxide ferroelectrics, especially moving the ferroelectric transition towards room temperature, is of great interest for application and also basic research. In this thesis, we demonstrate this using examples of NaNbO3 films. We show that the transition temperature of these films can be modified via plastic strain caused by epitaxial film growth on a structurally mismatched substrate, and this strain can be fixed by controlling the stoichiometry. The structural and electronic properties of Na1+xNbO3+δ thin films are carefully examined by among others XRD (e.g. RSM) and TEM and cryoelectronic measurements. Especially the electronic features are carefully analyzed via specially developed interdigitated electrodes in combination with integrated temperature sensor and heater. The electronic data are interpreted using existing as well as novel theories and models, they are proved to be closely correlated to the structural characteristics. The major results are: -Na1+xNbO3+δ thin films can be grown epitaxially on (110)NdGaO3 with a thickness up to 140 nm (thicker films have not been studied). Plastic relaxation of the compressive strain sets in when the thickness of the film exceeds approximately 10 – 15 nm. Films with excess Na are mainly composed of NaNbO3 with minor contribution of Na3NbO4. The latter phase seems to form nanoprecipitates that are homogeneously distributed in the NaNbO3 film which helps to stabilize the film and reduce the relaxation of the strain. -For the nominally stoichiometric films, the compressive strain leads to a broad and frequency-dispersive phase transition at lower temperature (125 – 147 K). This could be either a new transition or a shift in temperature of a known transition. Considering the broadness and frequency dispersion of the transition, this is actually a transition from the dielectric state at high temperature to a relaxor-type ferroelectric state at low temperature. The latter is based on the formation of polar nano-regions (PNRs). Using the electric field dependence of the freezing temperature, allows a direct estimation of the volume (70 to 270 nm3) and diameter (5.2 to 8 nm, spherical approximation) of the PNRs. The values confirm with literature values which were measured by other technologies. -In case of the off-stoichiometric samples, we observe again the classical ferroelectric behavior. However, the thermally hysteretic phase transition which is observed around 620 – 660 K for unstrained material is shifted to room temperature due to the compressive strain. Beside to the temperature shift, the temperature dependence of the permittivity is nearly identical for strained and unstrained materials. -The last but not least, in all cases, a significant anisotropy in the electronic and structural properties is observed which arises automatically from the anisotropic strain caused by the orthorhombic structure of the substrate. However, this anisotropy cannot be explained by the classical model which tries to fit an orthorhombic film onto an orthorhombic substrate. A novel “square lattice” model in which the films adapt a “square” shaped lattice in the plane of the film during the epitaxial growth at elevated temperature (~1000 K) nicely explains the experimental results. In this thesis we sketch a way to manipulate the ferroelectricity of NaNbO3 films via strain and stoichiometry. The results indicate that compressive strain which is generated by the epitaxial growth of the film on mismatched substrate is able to reduce the ferroelectric transition temperature or induce a phase transition at low temperature. Moreover, by adding Na in the NaNbO3 film a secondary phase Na3NbO4 is formed which seems to stabilize the main phase NaNbO3 and the strain and, thus, is able to engineer the ferroelectric behavior from the expected classical ferroelectric for perfect stoichiometry to relaxor-type ferroelectric for slightly off-stoichiometry, back to classical ferroelectric for larger off-stoichiometry. Both strain and stoichiometry are proven as perfect methods to optimize the ferroelectric properties of oxide films.