Membranas de biocelulose como substrato para o crescimento de nanofios de ZnO: síntese e aplicação

Pós-graduação em Química - IQ

Citotoxicidade de membranas à base de ácido polilático e poli-ε-caprolactona com a incorporação de fosfato de lantânio e oxiapatita dopada com lantânio

Desde a antiguidade, enxertos e membranas são estudados para promoverem um reparo ósseo otimizado. O reparo ósseo consiste na reabsorção do tecido necrosado e de seu coágulo, juntamente com um processo inflamatório que libera fatores de crescimento que irão reparar o osso danificado. Em algumas situações, o osso lesionado não tem a capacidade de se auto reparar, portanto, são necessárias intervenções cirúrgicas para inserir um enxerto ósseo. Entretanto, há uma grande dificuldade em se encontrar um material que forneça os fatores necessários para o crescimento ósseo. Para isso, foram confeccionadas membranas à base de ácido polilático e poli-ε-caprolactona (PLC) (Purasorb: PLC 7015 - Purac, Holanda), com a incorporação de fosfato de lantânio (PLC/LaPO4) e oxiapatita dopada com 20% de lantânio (PLC/La20OAP) pelo Instituto de Química de Araraquara, UNESP. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar a citotoxicidade desses materiais por meio dos testes XTT e sobrevivência clonogênica. Os eluatos foram preparados com as membranas citadas de acordo com a ISO 10993-12. O cloridrato de doxorrubicina foi utilizado como controle positivo para ambos os testes. Como Controle Negativo (CN) foram utilizadas somente as células CHO-K1 (sem a ação de qualquer tratamento) por 24 horas. Os eluatos foram mantidos em contato com células CHO-K1 por 24 horas. Como os dados apresentaram aderência à curva normal, foi aplicada a análise de variância (ANOVA) one-way, seguido dos testes de Tukey e Dunnett (p<0,05). Verificou-se que os materiais testados não demonstraram absorbância estatisticamente diferente em relação ao CN (p>0,05; Dunnett - XTT) e também não causaram comprometimento na capacidade proliferativa das células (p>0,05; Dunnett - Sobrevivência clonogênica). Assim, pode-se concluir que as amostras de PLC, PLC/LaPO4 e PLC/La20OAP não apresentaram citotoxicidade em células CHO-K1.

Estudo da formação de domínios em membranas modelos induzidos por peptídeos antimicrobianos e sua ação interfacial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Membranas de biocelulose como substrato para o crescimento de nanofios de ZnO: síntese e aplicação

Pós-graduação em Química - IQ

Citotoxicidade de membranas à base de ácido polilático e poli-ε-caprolactona com a incorporação de fosfato de lantânio e oxiapatita dopada com lantânio

Desde a antiguidade, enxertos e membranas são estudados para promoverem um reparo ósseo otimizado. O reparo ósseo consiste na reabsorção do tecido necrosado e de seu coágulo, juntamente com um processo inflamatório que libera fatores de crescimento que irão reparar o osso danificado. Em algumas situações, o osso lesionado não tem a capacidade de se auto reparar, portanto, são necessárias intervenções cirúrgicas para inserir um enxerto ósseo. Entretanto, há uma grande dificuldade em se encontrar um material que forneça os fatores necessários para o crescimento ósseo. Para isso, foram confeccionadas membranas à base de ácido polilático e poli-ε-caprolactona (PLC) (Purasorb: PLC 7015 - Purac, Holanda), com a incorporação de fosfato de lantânio (PLC/LaPO4) e oxiapatita dopada com 20% de lantânio (PLC/La20OAP) pelo Instituto de Química de Araraquara, UNESP. Assim, o objetivo do presente estudo foi avaliar a citotoxicidade desses materiais por meio dos testes XTT e sobrevivência clonogênica. Os eluatos foram preparados com as membranas citadas de acordo com a ISO 10993-12. O cloridrato de doxorrubicina foi utilizado como controle positivo para ambos os testes. Como Controle Negativo (CN) foram utilizadas somente as células CHO-K1 (sem a ação de qualquer tratamento) por 24 horas. Os eluatos foram mantidos em contato com células CHO-K1 por 24 horas. Como os dados apresentaram aderência à curva normal, foi aplicada a análise de variância (ANOVA) one-way, seguido dos testes de Tukey e Dunnett (p<0,05). Verificou-se que os materiais testados não demonstraram absorbância estatisticamente diferente em relação ao CN (p>0,05; Dunnett - XTT) e também não causaram comprometimento na capacidade proliferativa das células (p>0,05; Dunnett - Sobrevivência clonogênica). Assim, pode-se concluir que as amostras de PLC, PLC/LaPO4 e PLC/La20OAP não apresentaram citotoxicidade em células CHO-K1.

Estudo da formação de domínios em membranas modelos induzidos por peptídeos antimicrobianos e sua ação interfacial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Grau de dilatação cervical e solicitação da analgesia regional por parturientes com membranas corioamnióticas íntegras e rotas

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: Durante o processo de parturição, diversos fatores alteram a intensidade da dor, tais como a paridade, a rotura de membranas corioamnióticas, a dilatação cervical, bem como influências culturais e ambientais. Assim, os objetivos deste estudo foram verificar o número de requisições de analgesia regional e o grau de dilatação cervical no momento da solicitação da analgesia pelas parturientes com membranas corioamnióticas íntegras e aquelas com corioamniorrexe. MÉTODO: Trata-se de um estudo descritivo e retrospectivo, com análise de 208 prontuários de parturientes primigestas, 129 com membranas corioamnióticas íntegras e 79 com corioamniorrexe, assistidas no Centro da Saúde da Mulher de Ribeirão Preto, SP, no período de novembro de 2008 a maio de 2009. Para análise estatística dos dados foram utilizados os testes de Mann-Whitney e o Qui-quadrado, com nível de significância p < 0,05 e intervalo de confiança de 95%. RESULTADOS: Foi solicitada analgesia regional por 87,9% das parturientes selecionadas para esta pesquisa. A média da dilatação cervical para as pacientes com membranas íntegras foi de 6,26 ± 1,67 cm e para aquelas com corioamniorrexe foi com dilatação de 6,11 ± 1,75 cm, não havendo diferença significativa entre esses dois grupos de parturientes (p = 0,12). Em relação ao tipo de analgesia, houve predomínio do duplo bloqueio, sem diferenças significativas entre os dois grupos avaliados (p = 0,84). CONCLUSÃO: A maioria das parturientes deste estudo solicitou analgesia regional tipo duplo bloqueio com em média 6 cm, de acordo com a dilatação cervical, não havendo diferença entre primigestas com membranas corioamnióticas rotas e íntegras.

Estudio de sistemas de limpieza en membranas de ósmosis inversa

Programa de Doctorado en Gestión y Tratamiento de Residuos Tóxicos y Peligrosos

Análisis estadístico de los parámetros DQO, DBO5 y SS de las aguas residuales urbanas en el ensuciamiento de las membranas de ósmosis inversa

Eliminadas las páginas en blanco

Concepción integral y aplicación experimental de procesos de membranas en la reutilización de aguas depuradas

[ES] El estudio enfoca el manejo de los procesos de membranas en la regeneración de aguas residuales y su utilización. Se especifican criterios de reuso y reciclo de agua y su proyección con un estudio de los fundamentos teóricos de la tecnología de membranas y nos guía a la aplicación real. En el apartado práctico exponemos el diseño, ensamblaje y operación de la planta semiindustrial de 860 m3/d que se desarrolla a través de dos líneas de actuación con aplicación en el campo agrícola, conceptos de reconversión y reuso de unidades que han cumplido su ciclo de vida útil en función del factor económico que se ha aplicado. Obtención de ocho calidades de agua para diversas aplicaciones con sistemas de clarificación, filtración multicapa, microfiltración, ultrafiltración, ósmosis inversa, intercambio iónico, electrodesionización y desinfección U. violeta y cloro.

Caracterización del ensuciamiento en membranas de ultrafiltración mediante parámetros de medida de resistencia en operación de flujo cruzado

Programa de Doctorado: Ingeniería Ambiental y Desalinización

Análisis estático de sistemas de membranas para la determinación de reglas activas

Esta tesis doctoral se enmarca dentro de la computación con membranas. Se trata de un tipo de computación bio-inspirado, concretamente basado en las células de los organismos vivos, en las que se producen múltiples reacciones de forma simultánea. A partir de la estructura y funcionamiento de las células se han definido diferentes modelos formales, denominados P sistemas. Estos modelos no tratan de modelar el comportamiento biológico de una célula, sino que abstraen sus principios básicos con objeto de encontrar nuevos paradigmas computacionales. Los P sistemas son modelos de computación no deterministas y masivamente paralelos. De ahí el interés que en los últimos años estos modelos han suscitado para la resolución de problemas complejos. En muchos casos, consiguen resolver de forma teórica problemas NP-completos en tiempo polinómico o lineal. Por otra parte, cabe destacar también la aplicación que la computación con membranas ha tenido en la investigación de otros muchos campos, sobre todo relacionados con la biología. Actualmente, una gran cantidad de estos modelos de computación han sido estudiados desde el punto de vista teórico. Sin embargo, el modo en que pueden ser implementados es un reto de investigación todavía abierto. Existen varias líneas en este sentido, basadas en arquitecturas distribuidas o en hardware dedicado, que pretenden acercarse en lo posible a su carácter no determinista y masivamente paralelo, dentro de un contexto de viabilidad y eficiencia. En esta tesis doctoral se propone la realización de un análisis estático del P sistema, como vía para optimizar la ejecución del mismo en estas plataformas. Se pretende que la información recogida en tiempo de análisis sirva para configurar adecuadamente la plataforma donde se vaya a ejecutar posteriormente el P sistema, obteniendo como consecuencia una mejora en el rendimiento. Concretamente, en esta tesis se han tomado como referencia los P sistemas de transiciones para llevar a cabo el estudio de dicho análisis estático. De manera un poco más específica, el análisis estático propuesto en esta tesis persigue que cada membrana sea capaz de determinar sus reglas activas de forma eficiente en cada paso de evolución, es decir, aquellas reglas que reúnen las condiciones adecuadas para poder ser aplicadas. En esta línea, se afronta el problema de los estados de utilidad de una membrana dada, que en tiempo de ejecución permitirán a la misma conocer en todo momento las membranas con las que puede comunicarse, cuestión que determina las reglas que pueden aplicarse en cada momento. Además, el análisis estático propuesto en esta tesis se basa en otra serie de características del P sistema como la estructura de membranas, antecedentes de las reglas, consecuentes de las reglas o prioridades. Una vez obtenida toda esta información en tiempo de análisis, se estructura en forma de árbol de decisión, con objeto de que en tiempo de ejecución la membrana obtenga las reglas activas de la forma más eficiente posible. Por otra parte, en esta tesis se lleva a cabo un recorrido por un número importante de arquitecturas hardware y software que diferentes autores han propuesto para implementar P sistemas. Fundamentalmente, arquitecturas distribuidas, hardware dedicado basado en tarjetas FPGA y plataformas basadas en microcontroladores PIC. El objetivo es proponer soluciones que permitan implantar en dichas arquitecturas los resultados obtenidos del análisis estático (estados de utilidad y árboles de decisión para reglas activas). En líneas generales, se obtienen conclusiones positivas, en el sentido de que dichas optimizaciones se integran adecuadamente en las arquitecturas sin penalizaciones significativas. Summary Membrane computing is the focus of this doctoral thesis. It can be considered a bio-inspired computing type. Specifically, it is based on living cells, in which many reactions take place simultaneously. From cell structure and operation, many different formal models have been defined, named P systems. These models do not try to model the biological behavior of the cell, but they abstract the basic principles of the cell in order to find out new computational paradigms. P systems are non-deterministic and massively parallel computational models. This is why, they have aroused interest when dealing with complex problems nowadays. In many cases, they manage to solve in theory NP problems in polynomial or lineal time. On the other hand, it is important to note that membrane computing has been successfully applied in many researching areas, specially related to biology. Nowadays, lots of these computing models have been sufficiently characterized from a theoretical point of view. However, the way in which they can be implemented is a research challenge, that it is still open nowadays. There are some lines in this way, based on distributed architectures or dedicated hardware. All of them are trying to approach to its non-deterministic and parallel character as much as possible, taking into account viability and efficiency. In this doctoral thesis it is proposed carrying out a static analysis of the P system in order to optimize its performance in a computing platform. The general idea is that after data are collected in analysis time, they are used for getting a suitable configuration of the computing platform in which P system is going to be performed. As a consequence, the system throughput will improve. Specifically, this thesis has made use of Transition P systems for carrying out the study in static analysis. In particular, the static analysis proposed in this doctoral thesis tries to achieve that every membrane can efficiently determine its active rules in every evolution step. These rules are the ones that can be applied depending on the system configuration at each computational step. In this line, we are going to tackle the problem of the usefulness states for a membrane. This state will allow this membrane to know the set of membranes with which communication is possible at any time. This is a very important issue in determining the set of rules that can be applied. Moreover, static analysis in this thesis is carried out taking into account other properties such as membrane structure, rule antecedents, rule consequents and priorities among rules. After collecting all data in analysis time, they are arranged in a decision tree structure, enabling membranes to obtain the set of active rules as efficiently as possible in run-time system. On the other hand, in this doctoral thesis is going to carry out an overview of hardware and software architectures, proposed by different authors in order to implement P systems, such as distributed architectures, dedicated hardware based on PFGA, and computing platforms based on PIC microcontrollers. The aim of this overview is to propose solutions for implementing the results of the static analysis, that is, usefulness states and decision trees for active rules. In general, conclusions are satisfactory, because these optimizations can be properly integrated in most of the architectures without significant penalties.

Algoritmos de distribución de cargas de proceso en computación con membranas

Con el surgir de los problemas irresolubles de forma eficiente en tiempo polinomial en base al dato de entrada, surge la Computación Natural como alternativa a la computación clásica. En esta disciplina se trata de o bien utilizar la naturaleza como base de cómputo o bien, simular su comportamiento para obtener mejores soluciones a los problemas que los encontrados por la computación clásica. Dentro de la computación natural, y como una representación a nivel celular, surge la Computación con Membranas. La primera abstracción de las membranas que se encuentran en las células, da como resultado los P sistemas de transición. Estos sistemas, que podrían ser implementados en medios biológicos o electrónicos, son la base de estudio de esta Tesis. En primer lugar, se estudian las implementaciones que se han realizado, con el fin de centrarse en las implementaciones distribuidas, que son las que pueden aprovechar las características intrínsecas de paralelismo y no determinismo. Tras un correcto estudio del estado actual de las distintas etapas que engloban a la evolución del sistema, se concluye con que las distribuciones que buscan un equilibrio entre las dos etapas (aplicación y comunicación), son las que mejores resultados presentan. Para definir estas distribuciones, es necesario definir completamente el sistema, y cada una de las partes que influyen en su transición. Además de los trabajos de otros investigadores, y junto a ellos, se realizan variaciones a los proxies y arquitecturas de distribución, para tener completamente definidos el comportamiento dinámico de los P sistemas. A partir del conocimiento estático –configuración inicial– del P sistema, se pueden realizar distribuciones de membranas en los procesadores de un clúster para obtener buenos tiempos de evolución, con el fin de que la computación del P sistema sea realizada en el menor tiempo posible. Para realizar estas distribuciones, hay que tener presente las arquitecturas –o forma de conexión– de los procesadores del clúster. La existencia de 4 arquitecturas, hace que el proceso de distribución sea dependiente de la arquitectura a utilizar, y por tanto, aunque con significativas semejanzas, los algoritmos de distribución deben ser realizados también 4 veces. Aunque los propulsores de las arquitecturas han estudiado el tiempo óptimo de cada arquitectura, la inexistencia de distribuciones para estas arquitecturas ha llevado a que en esta Tesis se probaran las 4, hasta que sea posible determinar que en la práctica, ocurre lo mismo que en los estudios teóricos. Para realizar la distribución, no existe ningún algoritmo determinista que consiga una distribución que satisfaga las necesidades de la arquitectura para cualquier P sistema. Por ello, debido a la complejidad de dicho problema, se propone el uso de metaheurísticas de Computación Natural. En primer lugar, se propone utilizar Algoritmos Genéticos, ya que es posible realizar alguna distribución, y basada en la premisa de que con la evolución, los individuos mejoran, con la evolución de dichos algoritmos, las distribuciones también mejorarán obteniéndose tiempos cercanos al óptimo teórico. Para las arquitecturas que preservan la topología arbórea del P sistema, han sido necesarias realizar nuevas representaciones, y nuevos algoritmos de cruzamiento y mutación. A partir de un estudio más detallado de las membranas y las comunicaciones entre procesadores, se ha comprobado que los tiempos totales que se han utilizado para la distribución pueden ser mejorados e individualizados para cada membrana. Así, se han probado los mismos algoritmos, obteniendo otras distribuciones que mejoran los tiempos. De igual forma, se han planteado el uso de Optimización por Enjambres de Partículas y Evolución Gramatical con reescritura de gramáticas (variante de Evolución Gramatical que se presenta en esta Tesis), para resolver el mismo cometido, obteniendo otro tipo de distribuciones, y pudiendo realizar una comparativa de las arquitecturas. Por último, el uso de estimadores para el tiempo de aplicación y comunicación, y las variaciones en la topología de árbol de membranas que pueden producirse de forma no determinista con la evolución del P sistema, hace que se deba de monitorizar el mismo, y en caso necesario, realizar redistribuciones de membranas en procesadores, para seguir obteniendo tiempos de evolución razonables. Se explica, cómo, cuándo y dónde se deben realizar estas modificaciones y redistribuciones; y cómo es posible realizar este recálculo. Abstract Natural Computing is becoming a useful alternative to classical computational models since it its able to solve, in an efficient way, hard problems in polynomial time. This discipline is based on biological behaviour of living organisms, using nature as a basis of computation or simulating nature behaviour to obtain better solutions to problems solved by the classical computational models. Membrane Computing is a sub discipline of Natural Computing in which only the cellular representation and behaviour of nature is taken into account. Transition P Systems are the first abstract representation of membranes belonging to cells. These systems, which can be implemented in biological organisms or in electronic devices, are the main topic studied in this thesis. Implementations developed in this field so far have been studied, just to focus on distributed implementations. Such distributions are really important since they can exploit the intrinsic parallelism and non-determinism behaviour of living cells, only membranes in this case study. After a detailed survey of the current state of the art of membranes evolution and proposed algorithms, this work concludes that best results are obtained using an equal assignment of communication and rules application inside the Transition P System architecture. In order to define such optimal distribution, it is necessary to fully define the system, and each one of the elements that influence in its transition. Some changes have been made in the work of other authors: load distribution architectures, proxies definition, etc., in order to completely define the dynamic behaviour of the Transition P System. Starting from the static representation –initial configuration– of the Transition P System, distributions of membranes in several physical processors of a cluster is algorithmically done in order to get a better performance of evolution so that the computational complexity of the Transition P System is done in less time as possible. To build these distributions, the cluster architecture –or connection links– must be considered. The existence of 4 architectures, makes that the process of distribution depends on the chosen architecture, and therefore, although with significant similarities, the distribution algorithms must be implemented 4 times. Authors who proposed such architectures have studied the optimal time of each one. The non existence of membrane distributions for these architectures has led us to implement a dynamic distribution for the 4. Simulations performed in this work fix with the theoretical studies. There is not any deterministic algorithm that gets a distribution that meets the needs of the architecture for any Transition P System. Therefore, due to the complexity of the problem, the use of meta-heuristics of Natural Computing is proposed. First, Genetic Algorithm heuristic is proposed since it is possible to make a distribution based on the premise that along with evolution the individuals improve, and with the improvement of these individuals, also distributions enhance, obtaining complexity times close to theoretical optimum time. For architectures that preserve the tree topology of the Transition P System, it has been necessary to make new representations of individuals and new algorithms of crossover and mutation operations. From a more detailed study of the membranes and the communications among processors, it has been proof that the total time used for the distribution can be improved and individualized for each membrane. Thus, the same algorithms have been tested, obtaining other distributions that improve the complexity time. In the same way, using Particle Swarm Optimization and Grammatical Evolution by rewriting grammars (Grammatical Evolution variant presented in this thesis), to solve the same distribution task. New types of distributions have been obtained, and a comparison of such genetic and particle architectures has been done. Finally, the use of estimators for the time of rules application and communication, and variations in tree topology of membranes that can occur in a non-deterministic way with evolution of the Transition P System, has been done to monitor the system, and if necessary, perform a membrane redistribution on processors to obtain reasonable evolution time. How, when and where to make these changes and redistributions, and how it can perform this recalculation, is explained.

La energía disipada en membranas de pericardio sometidas a fatiga uniaxial como predictor de su durabilidad.

El pericardio es un material que se utiliza cuando se hace necesaria la sustitución de los velos de las válvulas cardiacas. En el presente trabajo se evalúa la durabilidad en fatiga de membranas de pericardio de ternera tratadas con glutaraldehído. Con tal propósito, se ensayaron 72 probetas de pericardio en condiciones fisiológicas de humedad y temperatura. Los ensayos se realizaron primero a fatiga hasta un número determinado de ciclos, entre un mínimo de 100 y un máximo de 4000, para luego ensayarse hasta rotura mediante un ensayo uniaxial de tracción simple. Las probetas consideradas control se sometieron a un único ensayo uniaxial de tracción. Se ha comprobado que la energía disipada en los primeros ciclos de las probetas que rompieron prematuramente (antes de finalizar el ciclado) es significativamente mayor que la energía disipada en las probetas que resistieron todos los ciclos de carga y descarga.

La energía disipada en membranas de pericardio sometidas a fatiga uniaxial como predictor de su durabilidad

El pericardio es un material que se utiliza cuando se hace necesaria la sustitución de los velos de las válvulas cardiacas. En el presente trabajo se evalúa la durabilidad en fatiga de membranas de pericardio de ternera tratadas con glutaraldehído. Con tal propósito, se ensayaron 72 probetas de pericardio en condiciones fisiológicas de humedad y temperatura. Los ensayos se realizaron primero a fatiga hasta un número determinado de ciclos, entre un mínimo de 100 y un máximo de 4000, para luego ensayarse hasta rotura mediante un ensayo uniaxial de tracción simple. Las probetas consideradas control se sometieron a un único ensayo uniaxial de tracción. Se ha comprobado que la energía disipada en los primeros ciclos de las probetas que rompieron prematuramente (antes de finalizar el ciclado) es significativamente mayor que la energía disipada en las probetas que resistieron todos los ciclos de carga y descarga.