Investigation of competitive antagonist binding to the nicotinic acetylcholine receptor using voltage-jump and light-flash techniques

1. The effect of 2,2’-bis-[α-(trimethylammonium)methyl]azobenzene (2BQ), a photoisomerizable competitive antagonist, was studied at the nicotinic acetycholine receptor of Electrophorus electroplaques using voltage-jump and light-flash techniques.

2. 2BQ, at concentrations below 3 μΜ, reduced the amplitude of voltage-jump relaxations but had little effect on the voltage-jump relaxation time constants under all experimental conditions. At higher concentrations and voltages more negative than -150 mV, 2BQ caused significant open channel blockade.

3. Dose-ratio studies showed that the cis and trans isomers of 2BQ have equilibrium binding constants (K _ᵢ) of .33 and 1.0 μΜ, respectively. The binding constants determined for both isomers are independent of temperature, voltage, agonist concentration, and the nature of the agonist.

4. In a solution of predominantly cis-2BQ, visible-light flashes led to a net cis→trans isomerization and caused an increase in the agonist-induced current. This increase had at least two exponential components; the larger amplitude component had the same time constant as a subsequent voltage-jump relaxation; the smaller amplitude component was investigated using ultraviolet light flashes.

5. In a solution of predominantly trans-2BQ, UV-light flashes led to a net trans→cis isomerization and caused a net decrease in the agonist-induced current. This effect had at least two exponential components. The smaller and faster component was an increase in agonist-induced current and had a similar time constant to the voltage-jump relaxation. The larger component was a slow decrease in the agonist-induced current with rate constant approximately an order of magnitude less than that of the voltage-jump relaxation. This slow component provided a measure of the rate constant for dissociation of cis-2BQ (k_ = 60/s at 20°C). Simple modelling of the slope of the dose-rate curves yields an association rate constant of 1.6 x 10⁸/M/s. This agrees with the association rate constant of 1.8 x 10⁸/M/s estimated from the binding constant (K_i). The Q₁₀ of the dissociation rate constant of cis-2BQ was 3.3 between 6° and 20°C. The rate constants for association and dissociation of cis-28Q at receptors are independent of voltage, agonist concentration, and the nature of the agonist.

6. We have measured the molecular rate constants of a competitive antagonist which has roughly the same K _ᵢ as d-tubocurarine but interacts more slowly with the receptor. This leads to the conclusion that curare itself has an association rate constant of 4 x 10⁹/M/s or roughly as fast as possible for an encounter-limited reaction.

A comunidade de anuros do folhiço da Serra das Torres, sul do Espírito Santo, no sudeste do Brasil: A sazonalidade afeta os parâmetros da comunidade?

O presente estudo trás informações acerca da comunidade de anfíbios anuros do folhiço nas florestas que compõem a região da Serra das Torres, sul do Espírito Santo, sudeste do Brasil. Foram utilizados métodos de parcelas 4 x 4 m para obter os primeiros dados de sazonalidade na composição, massa e densidade no estado do Espírito Santo. Amostragens de campo foram realizadas durante as estações seca e de chuvas, no período de junho de 2009 a dezembro de 2010. Foram registrados 348 indivíduos com média de 1,0 0,1 ind/parcela, em 14 espécies associadas ao folhiço do chão da floresta. As curvas de rarefação e do coletor apresentaram assíntotas tendendo a estabilizarem. A densidade de anuros na área estudada foi de 6,59 ind/100 m e a biomassa total 413,9 g. Brachycephalus didactylus foi a espécie com maior densidade (3,8 ind/100 m) e a maior abundância (100 indivíduos ou 40,6% da comunidade geral), entretanto, apresentou biomassa relativamente baixa (16,8 g) quando comparada às demais espécies como Haddadus binotatus (239,6 g ou 57,2% da biomassa total da comunidade). Não foi registrada nenhuma variação sazonal em relação à densidade ou biomassa na comunidade. A umidade relativa do ar e a profundidade do folhiço foram fatores ambientais significativos para a abundância de indivíduos, enquanto a temperatura e a presença de rochas ou árvores no interior das parcelas não foram importantes na estruturação da comunidade daquela área. Este estudo aumenta a distribuição geográfica de Brachycephalus didactylus, Zachaenus parvulus, Physalaemus crombiei, Ischnocnema cf. bolbodactyla, Ischnocnema gr. lactea e Leptodactylus cf. bokermanni.

Análise de tensões residuais pela técnica de difração de raios X em processos de soldagem MIG

Nesse trabalho foram realizados experimentos para determinar as tensões residuais introduzidas no Aço A36, que é uma liga de baixo carbono e que é muito utilizado em vários setores da produção industrial, quando esta é submetida à soldagem do tipo MIG (Metal Gas Inert). A escolha desse tipo de soldagem foi para manter constantes os parâmetros que pudessem influenciar nos resultados. Nessa análise foi verificada a distribuição das tensões residuais na zona termicamente afetada, a distribuição da tensão em relação a profundidade. Para isso usamos uma remoção eletrolítica e um corte transversal pelo processo de eletroerosão. Nesse trabalho foi usado o método do sen2, devido a sua facilidade para a análise dos dados do Programa PSD. O resultado das mediadas realizadas na região do cordão de solda, zona termicamente afetada (ZTA) e metal base próxima da ZTA, mostrou uma variação da distribuição da tensão em relação à profundidade do material e na distância do ponto de soldagem. No ponto de soldagem um aumento da tensão em relação à profundidade do material. Os fatores que influenciaram na introdução dessas tensões no processo de soldagem, foram causados pelo gradiente de temperatura, pelo resfriamento heterogêneo do material e também pelo resfriamento rápido da superfície

Estudo da desativação térmica de catalisadores à base de óxidos mistos de cério e zircônio

Em termos ambientais, os catalisadores automotivos se destacam pelos resultados altamente significativos alcançados após seu uso obrigatório em veículos leves. No entanto, as condições térmicas em que eles operam podem levar a um processo de perda de atividade significativa, após certo tempo de operação. Dentro desse contexto, este trabalho estudou o efeito da temperatura na desativação térmica de catalisadores automotivo modelo. Foram preparados catalisadores baseados em óxido misto de cério e zircônio na proporção 50% em mol de cério e zircônio (CZ). A partir dele foram produzidos os catalisadores Pd-CZ e Pd-CZ-LaAl. O catalisador Pd-CZ foi produzido pela impregnação do CZ com Pd na concentração de 0,5% m/m de CZ. O catalisador Pd-CZ-LaAl foi produzido a partir de uma mistura física do Pd-CZ com o suporte LaAl (alumina dopada com La na concentração de 1,9 % m/m de Al2O3), seguida de calcinação a 500˚C. Foram realizados envelhecimentos a 900C e 1200C em mufla com atmosfera oxidante por 12 e 36h. Os catalisadores foram caracterizados por um conjunto de técnicas físico-químicas. Foram realizadas análises de fisissorção de N2 para a medição da área específica e o estudo da evolução do diâmetro e volume de poros das amostras novas e envelhecidas. Análises de difração de raios X (DRX) foram feitas de forma a acompanhar possíveis transições de fases após o envelhecimento das amostras. Foi realizada análise química para validar a composição das amostras e ensaios de análise térmica para o catalisador CZ visando identificar a temperatura onde ocorre o fenômeno de segregação de fases. Realizaram-se ensaios de redução a temperatura programada (RTP) visando quantificar o consumo de hidrogênio e associá-lo à evolução da redutibilidade das amostras após o envelhecimento térmico. Finalmente, a avaliação catalítica foi realizada com base nas reações de oxidação do CO e do propano e de redução do NO pelo CO, através da obtenção de curvas de lightoff. As análises de DRX mostraram que o envelhecimento a 900C ocasionou alterações de fases da alumina, mas não foi verificada segregação de fases no CZ. Já a 1200C observou-se a referida segregação de fases, que coincide com a drástica queda na área específica das amostras, em alguns casos observando-se o colapso das propriedades texturais do catalisador. As análises de RTP mostraram que, em determinadas condições, o envelhecimento térmico promove a redutibilidade do sistema CZ e a introdução de Pd torna o catalisador mais facilmente redutível o que é evidenciado pelo deslocamento dos picos de redução para temperaturas mais baixas em comparação ao CZ puro. Os testes catalíticos mostraram que a introdução do Pd é um fator fundamental para a conversão do propano. Os catalisadores contendo Pd também converteram melhor o CO. Para os catalisadores envelhecidos a 1200C, o único resultado positivo foi no caso do Pd-CZ-LaAl que apesar deste tratamento térmico, ainda converteu o CO, propano e NO. Desta forma o catalisador Pd-CZ-LaAl apresentou resultados mais satisfatórios e isto evidencia que a mistura com LaAl melhora o desempenho e a estabilidade térmica do catalisador em altas temperaturas (acima de 300C).

Estudo da enzima Horseradish peroxidase (HRP) no descoramento dos corantes têxteis Azul Drimaren X-3LR, Azul Drimaren X-BLN, Rubinol Drimaren X-3LR e Azul Drimaren CL-R

O presente trabalho avaliou o potencial da enzima HRP no descoramento dos corantes têxteis: Azul Drimaren X-3LR (DMBLR), Azul Drimaren X-BLN (DMBBLN), Rubinol Drimaren X-3LR (DMR) e Azul Drimaren CL-R (RBBR). Parâmetros como concentração do corante, temperatura, concentração de peróxido de hidrogênio (H2O2) e tempo de reação foram otimizados. Os ensaios de descoramento dos corantes foram realizados a partir desses resultados. As melhores condições reacionais determinadas para os corantes estudados foram: concentração do corante = 120 mg L-1, temperatura = 35C, concentração de H2O2 = 0,55 mM e tempo de reação = 1 hora. Os percentuais de descoramento dos corantes DMBLR, DMBBLN, DMR e RBBR, após o tratamento enzimático foi de 99, 77, 94 e 97%, respectivamente. O tempo reacional de 5 minutos foi suficiente para os corantes DMBLR e RBBR apresentarem elevada porcentagem de descoramento, 96% para ambos. Já os corantes DMBBLN e DMR só apresentaram elevado grau de descoramento após 1 hora de reação, sendo o corante DMBBLN o mais recalcitrante, apresentando uma melhora de 10% na porcentagem de descoramento, após 24 horas de reação. Além do grau de descoramento, também foi avaliada a toxicidade dos corantes antes e após o tratamento enzimático utilizando Daphnia pulex e Artemia salina como bioindicadores de toxicidade. Resultados toxicológicos utilizando Daphnia pulex não foram conclusivos, indicando que esse bioindicador não foi adequado para avaliar a toxicidade dos corantes estudados no meio reacional utilizado. Com o uso da Artemia salina na avaliação toxicológica foi observado uma redução da toxicidade para os corantes DMBLR, DMR e RBBR após tratamento enzimático, e um aumento da toxicidade não significativo para o corante DMBBLN. Os resultados obtidos no trabalho ressaltam a eficiência da enzima HRP no descoramento dos corantes têxteis estudados, sem a geração de produtos tóxicos e prejudiciais ao meio ambiente

I. A study of the dynamics of triplet excitons in molecular crystals. II. An investigation of delayed light emission from Chlorella pyrenoidosa

I. PREAMBLE AND SCOPE

Brief introductory remarks, together with a definition of the scope of the material discussed in the thesis, are given.

II. A STUDY OF THE DYNAMICS OF TRIPLET EXCITONS IN MOLECULAR CRYSTALS

Phosphorescence spectra of pure crystalline naphthalene at room temperature and at 77˚ K are presented. The lifetime of the lowest triplet ³B_1u state of the crystal is determined from measurements of the time-dependence of the phosphorescence decay after termination of the excitation light. The fact that this lifetime is considerably shorter in the pure crystal at room temperature than in isotopic mixed crystals at 4.2˚ K is discussed, with special importance being attached to the mobility of triplet excitons in the pure crystal.

Excitation spectra of the delayed fluorescence and phosphorescence from crystalline naphthalene and anthracene are also presented. The equation governing the time- and spatial-dependence of the triplet exciton concentration in the crystal is discussed, along with several approximate equations obtained from the general equation under certain simplifying assumptions. The influence of triplet exciton diffusion on the observed excitation spectra and the possibility of using the latter to investigate the former is also considered. Calculations of the delayed fluorescence and phosphorescence excitation spectra of crystalline naphthalene are described.

A search for absorption of additional light quanta by triplet excitons in naphthalene and anthracene crystals failed to produce any evidence for the phenomenon. This apparent absence of triplet-triplet absorption in pure crystals is attributed to a low steady-state triplet concentration, due to processes like triplet-triplet annihilation, resulting in an absorption too weak to be detected with the apparatus used in the experiments. A comparison of triplet-triplet absorption by naphthalene in a glass at 77˚ K with that by naphthalene-h₈ in naphthalene-d₈ at 4.2˚ K is given. A broad absorption in the isotopic mixed crystal triplet-triplet spectrum has been tentatively interpreted in terms of coupling between the guest ³B_1u state and the conduction band and charge-transfer states of the host crystal.

III. AN INVESTIGATION OF DELAYED LIGHT EMISSION FROM Chlorella Pyrenoidosa

An apparatus capable of measuring emission lifetimes in the range 5 X 10^-9 sec to 6 X 10^-3 sec is described in detail. A cw argon ion laser beam, interrupted periodically by means of an electro-optic shutter, serves as the excitation source. Rapid sampling techniques coupled with signal averaging and digital data acquisition comprise the sensitive detection and readout portion of the apparatus. The capabilities of the equipment are adequately demonstrated by the results of a determination of the fluorescence lifetime of 5, 6, 11, 12-tetraphenyl-naphthacene in benzene solution at room temperature. Details of numerical methods used in the final data reduction are also described.

The results of preliminary measurements of delayed light emission from Chlorella Pyrenoidosa in the range 10^-3 sec to 1 sec are presented. Effects on the emission of an inhibitor and of variations in the excitation light intensity have been investigated. Kinetic analysis of the emission decay curves obtained under these various experimental conditions indicate that in the millisecond-to-second time interval the decay is adequately described by the sum of two first-order decay processes. The values of the time constants of these processes appear to be sensitive both to added inhibitor and to excitation light intensity.

Regional variations in upper mantle structure beneath North America

Several types of seismological data, including surface wave group and phase velocities, travel times from large explosions, and teleseismic travel time anomalies, have indicated that there are significant regional variations in the upper few hundred kilometers of the mantle beneath continental areas. Body wave travel times and amplitudes from large chemical and nuclear explosions are used in this study to delineate the details of these variations beneath North America.

As a preliminary step in this study, theoretical P wave travel times, apparent velocities, and amplitudes have been calculated for a number of proposed upper mantle models, those of Gutenberg, Jeffreys, Lehman, and Lukk and Nersesov. These quantities have been calculated for both P and S waves for model CIT11GB, which is derived from surface wave dispersion data. First arrival times for all the models except that of Lukk and Nersesov are in close agreement, but the travel time curves for later arrivals are both qualitatively and quantitatively very different. For model CIT11GB, there are two large, overlapping regions of triplication of the travel time curve, produced by regions of rapid velocity increase near depths of 400 and 600 km. Throughout the distance range from 10 to 40 degrees, the later arrivals produced by these discontinuities have larger amplitudes than the first arrivals. The amplitudes of body waves, in fact, are extremely sensitive to small variations in the velocity structure, and provide a powerful tool for studying structural details.

Most of eastern North America, including the Canadian Shield has a Pn velocity of about 8.1 km/sec, with a nearly abrupt increase in compressional velocity by ~ 0.3 km/sec near at a depth varying regionally between 60 and 90 km. Variations in the structure of this part of the mantle are significant even within the Canadian Shield. The low-velocity zone is a minor feature in eastern North America and is subject to pronounced regional variations. It is 30 to 50 km thick, and occurs somewhere in the depth range from 80 to 160 km. The velocity decrease is less than 0.2 km/sec.

Consideration of the absolute amplitudes indicates that the attenuation due to anelasticity is negligible for 2 hz waves in the upper 200 km along the southeastern and southwestern margins of the Canadian Shield. For compressional waves the average Q for this region is > 3000. The amplitudes also indicate that the velocity gradient is at least 2 x 10^-3 both above and below the low-velocity zone, implying that the temperature gradient is < 4.8°C/km if the regions are chemically homogeneous.

In western North America, the low-velocity zone is a pronounced feature, extending to the base of the crust and having minimum velocities of 7.7 to 7.8 km/sec. Beneath the Colorado Plateau and Southern Rocky Mountains provinces, there is a rapid velocity increase of about 0.3 km/sec, similar to that observed in eastern North America, but near a depth of 100 km.

Complicated travel time curves observed on profiles with stations in both eastern and western North America can be explained in detail by a model taking into account the lateral variations in the structure of the low-velocity zone. These variations involve primarily the velocity within the zone and the depth to the top of the zone; the depth to the bottom is, for both regions, between 140 and 160 km.

The depth to the transition zone near 400 km also varies regionally, by about 30-40 km. These differences imply variations of 250 °C in the temperature or 6 % in the iron content of the mantle, if the phase transformation of olivine to the spinel structure is assumed responsible. The structural variations at this depth are not correlated with those at shallower depths, and follow no obvious simple pattern.

The computer programs used in this study are described in the Appendices. The program TTINV (Appendix IV) fits spherically symmetric earth models to observed travel time data. The method, described in Appendix III, resembles conventional least-square fitting, using partial derivatives of the travel time with respect to the model parameters to perturb an initial model. The usual ill-conditioned nature of least-squares techniques is avoided by a technique which minimizes both the travel time residuals and the model perturbations.

Spherically symmetric earth models, however, have been found inadequate to explain most of the observed travel times in this study. TVT4, a computer program that performs ray theory calculations for a laterally inhomogeneous earth model, is described in Appendix II. Appendix I gives a derivation of seismic ray theory for an arbitrarily inhomogeneous earth model.

1 X N dynamic optical coupler based on Dammann gratings

We present two novel 1XN dynamic optical couplers that are based on Dammann gratings to achieve dynamic optical coupled technology. One is presented by employing a specially designed Dammann grating that consists of the Dammann-grating area and the blank area. The other is developed by using two complementary even-numbered Dammann gratings. The couplers can achieve the function conversion between a beam splitter and a combiner according to the modulation of the gratings. We have experimentally demonstrated 1X8 dynamic optical couplers at the wavelength of 1550 nm. The experimental results and the analyses are reported in detail.

Isotope shift measurements using k x-rays in Sn, Sm, and W

Electronic Kαl x-ray isotope shifts have been measured for Sn 116-124, Sm 148-154, W 182-184, W 184-186, and W 182-186 using a curved crystal Cauchois spectrometer. The analysis of the measurements has included the electrostatic volume effect, screening by the transition electron as well as the non-transition electrons, normal and specific mass shifts, dynamical nuclear qudrupole polarization, and a radiative correction effect of the electron magnetic moment in the nuclear charge radii are obtained. Where other experimental data are available, the agreement with the present measurements is satisfactory. Comparisons with several nuclear model predictions yield only partial agreement.

An experimental study of a stellar neutron source: ^(13)C(α, n)^(16)O

Described in this thesis are measurements made of the thick-target neutron yield from the reaction ¹³C(α, n)¹⁶O. The yield was determined for laboratory bombarding energies between 0.475 and 0.700 MeV, using a stilbene crystal neutron detector and pulse-shape discrimination to eliminate gamma rays. Stellar temperatures between 2.5 and 4.5 x 10^{8 o}K are involved in this energy region. From the neutron yield was extracted the astrophysical cross-section factor S(E), which was found to fit a linear function: S(E) = [(5.48 ± 1.77) + (12.05 ± 3.91)E] x 10⁵ MeV-barns, center-of-mass system. The stellar rate of the ¹³C(α, n)¹⁶O reaction if calculated, and discussed with reference to helium burning and neutron production in the core of a giant star.

Results are also presented of measurements carried out on the reaction ⁹Be(α, n)¹²C, taken with a thin Be target. The bombarding energy-range covered was from 0.340 to 0.680 MeV, with excitation curves for the ground- and first excited-state neutrons being reported. Some angular distributions were also measured. Resonances were found at bombarding energies of E_LAB = 0.520 MeV (E_CM = 0.360 MeV, Γ ~ 55 keV CM, ωγ = 3.79 eV CM) and E_LAB = 0.600 MeV (E_CM = 0.415 MeV, Γ ˂ 4 keV CM, ωγ = 0.88 eV CM). The astrophysical rate of the ⁹Be(α, n)¹²C reaction due to these resonances is calculated.

Determinación estructural de cristales líquidos mediante difracción resonante de rayos x

Un documento de PDF de 36 paginas sin contar apéndices. En castellano.

Caracterização de alterações epigenéticas no gene JARID1C e desequilíbrios genéticos como causas do retardo mental ligado ao x de etiologia idiopática

O retardo mental (RM) é caracterizado por um funcionamento intelectual significantemente abaixo da média (QI<70). A prevalência de RM varia entre estudos epidemiológicos, sendo estimada em 2-3% da população mundial, constituindo assim, um dos mais importantes problemas de saúde pública. Há um consenso geral de que o RM é mais comum no sexo masculino, um achado atribuído às numerosas mutações nos genes encontrados no cromossomo X, levando ao retardo mental ligado ao X (RMLX). Dentre os genes presentes no cromossomo X, o Jumonji AT-rich interactive domain IC (JARID1C) foi recentemente identificado como um potencial candidato etiológico do RM, quando mutado. O JARID1C codifica uma proteína que atua como uma desmetilase da lisina 4 da histona H3 (H3K4), imprescindível para a regulação epigenética. Tão recente como a identificação do gene JARID1C, é a descoberta de que mudanças no número de cópias de sequências de DNA, caracterizadas por microdeleções e microduplicações, poderiam ser consideradas como razões funcionalmente importantes de RMLX. Atualmente, cerca de 5-10% dos casos de RM em homens são reconhecidos por ocorrerem devido a estas variações do número de cópias no cromossomo X. Neste estudo, investigamos mutações no gene JARID1C, através do rastreamento dos éxons 9, 11, 12, 13, 15 e 16, em 121 homens de famílias com RM provavelmente ligado ao X. Paralelamente, realizamos a análise da variação do número de cópias em 16 genes localizados no cromossomo X através da técnica de MLPA no mesmo grupo de pacientes. Esta metodologia consiste em uma amplificação múltipla que detecta variações no número de cópias de até 50 sequências diferentes de DNA genômico, sendo capaz de distinguir sequências que diferem em apenas um nucleotídeo. O DNA genômico foi extraído a partir de sangue periférico e as amostras foram amplificadas pela técnica de PCR, seguida da análise por sequenciamento direto. Foram identificadas três variantes na sequência do gene JARID1C entre os pacientes analisados: a variante intrônica 2243+11 G>T, que esteve presente em 67% dos pacientes, a variante silenciosa c.1794C>G e a mutação inédita nonsense c.2172C>A, ambas presentes em 0,82% dos indivíduos investigados. A análise através do MLPA revelou uma duplicação em um dos pacientes envolvendo as sondas referentes ao gene GDI1 e ao gene HUWE1. Este trabalho expande o estudo de mutações no gene JARID1C para a população brasileira ereforça a importância da triagem de mutações neste gene em homens portadores de RM familiar de origem idiopática, assim como, é primeiro relato científico relativo à investigação de variações no número de cópias de genes localizados no cromossomo X em homens brasileiros com RM, através da técnica de MLPA.

Microtomografia com Raio X e processamento de imagem na obtenção da porosidade do concreto

O objetivo principal desse trabalho foi utilizar métodos não destrutivos (END), como a microtomografia com Raio X e técnicas de obtenção e processamento de imagens, para obtenção da porosidade do concreto. Foram utilizados dois métodos. Em um método as imagens foram obtidas por meio de microtomografia por Raio X e no outro foi utilizado um escâner comercial para obtenção das imagens. Essas imagens foram processadas por meio de técnicas de processamento de pixel e morfologia matemática. Os resultados obtidos para a porosidade foram comparados com resultado obtido por meio do método proposto pela NBR 9778 (2005) (Absorção de água, índice de vazios e massa específica em argamassa e concreto endurecido). As imagens microtomográficas das amostras de concreto foram obtidas num sistema Skyscan 1172 com 256 tons de cinza, ajustadas em contraste, binarizadas e filtradas. No outro método foi utilizado um Escâner Comercial com resolução de 2400 dpi para adquirir as imagens, sendo também utilizadas técnicas de processamento de pixel e morfologia matemática para processá-las. Os resultados dos valores da porosidade mostraram compatibilidade entre os dois métodos apresentados e o método proposto pela NBR 9778 (2005). Observou-se que os resultados obtidos por microtomografia foram mais confiáveis, mas o método utilizando o escâner comercial se apresentou como um método aceitável por seus resultados e principalmente por seu baixo custo e facilidade de operação.