Laser receptive polyelectrolyte thin films doped with biosynthesized silver nanoparticles for antibacterial coatings and drug delivery applications

We report a simple method to fabricate multifunctional polyelectrolyte thin films to load and deliver the therapeutic drugs. The multilayer thin films were assembled by the electrostatic adsorption of poly (allylamine hydrochloride) (PAH) and dextran sulfate (DS). The silver nanoparticles (Ag NPs) biosynthesized from novel Hybanthus enneaspermus leaf extract as the reducing agent were successfully incorporated into the film. The biosynthesized Ag NPs showed excellent antimicrobial activity against the range of enteropathogens, which could be significantly enhanced when used with commercial antibiotics. The assembled silver nano composite multilayer films showed rupture and deformation when they are exposed to laser. The Ag NPs act as an energy absorption center, locally heat up the film and rupture it under laser treatment. The antibacterial drug, moxifloxacin hydrochloride (MH) was successfully loaded into the multilayer films. The total amount of MH release observed was about 63% which increased to 85% when subjected to laser light exposure. Thus, the polyelectrolyte thin film reported in our study has significant potential in the field of remote activated drug delivery, antibacterial coatings and wound dressings. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Hierarchical sampling for metastable conformers determines biomolecular recognition: the case of malectin and diglucosylated N-glycan interactions

Structural information over the entire course of binding interactions based on the analyses of energy landscapes is described, which provides a framework to understand the events involved during biomolecular recognition. Conformational dynamics of malectin's exquisite selectivity for diglucosylated N-glycan (Dig-N-glycan), a highly flexible oligosaccharide comprising of numerous dihedral torsion angles, are described as an example. For this purpose, a novel approach based on hierarchical sampling for acquiring metastable molecular conformations constituting low-energy minima for understanding the structural features involved in a biologic recognition is proposed. For this purpose, four variants of principal component analysis were employed recursively in both Cartesian space and dihedral angles space that are characterized by free energy landscapes to select the most stable conformational substates. Subsequently, k-means clustering algorithm was implemented for geometric separation of the major native state to acquire a final ensemble of metastable conformers. A comparison of malectin complexes was then performed to characterize their conformational properties. Analyses of stereochemical metrics and other concerted binding events revealed surface complementarity, cooperative and bidentate hydrogen bonds, water-mediated hydrogen bonds, carbohydrate-aromatic interactions including CH-pi and stacking interactions involved in this recognition. Additionally, a striking structural transition from loop to beta-strands in malectin CRD upon specific binding to Dig-N-glycan is observed. The interplay of the above-mentioned binding events in malectin and Dig-N-glycan supports an extended conformational selection model as the underlying binding mechanism.

Pattern Recognition With Weighted Complex Networks

In this paper we introduce a weighted complex networks model to investigate and recognize structures of patterns. The regular treating in pattern recognition models is to describe each pattern as a high-dimensional vector which however is insufficient to express the structural information. Thus, a number of methods are developed to extract the structural information, such as different feature extraction algorithms used in pre-processing steps, or the local receptive fields in convolutional networks. In our model, each pattern is attributed to a weighted complex network, whose topology represents the structure of that pattern. Based upon the training samples, we get several prototypal complex networks which could stand for the general structural characteristics of patterns in different categories. We use these prototypal networks to recognize the unknown patterns. It is an attempt to use complex networks in pattern recognition, and our result shows the potential for real-world pattern recognition. A spatial parameter is introduced to get the optimal recognition accuracy, and it remains constant insensitive to the amount of training samples. We have discussed the interesting properties of the prototypal networks. An approximate linear relation is found between the strength and color of vertexes, in which we could compare the structural difference between each category. We have visualized these prototypal networks to show that their topology indeed represents the common characteristics of patterns. We have also shown that the asymmetric strength distribution in these prototypal networks brings high robustness for recognition. Our study may cast a light on understanding the mechanism of the biologic neuronal systems in object recognition as well.

Benthic habitat mapping in the Olympic Coast National Marine Sanctuary: Classification of side scan sonar data from survey HMPR-108-2002-01: Version I

In September 2002, side scan sonar was used to image a portion of the sea floor in the northern OCNMS and was mosaiced at 1-meter pixel resolution using 100 kHz data collected at 300-meter range scale. Video from a remotely-operated vehicle (ROV), bathymetry data, sedimentary samples, and sonar mapping have been integrated to describe geological and biological aspects of habitat and polygon features have been created and attributed with a hierarchical deep-water marine benthic classification scheme (Greene et al. 1999). The data can be used with geographic information system (GIS) software for display, query, and analysis. Textural analysis of the sonar images provided a relatively automated method for delineating substrate into three broad classes representing soft, mixed sediment, and hard bottom. Microhabitat and presence of certain biologic attributes were also populated into the polygon features, but strictly limited to areas where video groundtruthing occurred. Further groundtruthing work in specific areas would improve confidence in the classified habitat map. (PDF contains 22 pages.)

Biocompatible Bacterial Cellulose-Poly(2-hydroxyethyl methacrylate) Nanocomposite Films

A series of bacterial cellulose-poly(2-hydroxyethyl methacrylate) nanocomposite films was prepared by in situ radical polymerization of 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA), using variable amounts of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) as crosslinker. Thin films were obtained, and their physical, chemical, thermal, and mechanical properties were evaluated. The films showed improved translucency compared to BC and enhanced thermal stability and mechanical performance when compared to poly(2-hydroxyethyl methacrylate) (PHEMA). Finally, BC/PHEMA nanocomposites proved to be nontoxic to human adipose-derived mesenchymal stem cells (ADSCs) and thus are pointed as potential dry dressings for biomedical applications.

Fischereilich-ökonomische Überlegungen zu Chancen und Risiken in der Garnelenfischerei - am Beispiel des Schollendiscards (Ein Thesenpapier auf der Basis von EU-Studien und Langzeitreihen)

Though economic research is not one of the tasks of the German Federal Research Centre for Fisheries, basic in-formation for such work is available from biologic studies on fish biomass, discards and seasonal abundance of species. Results from EU-studies on brown shrimp fisheries show the effect of discarding juvenile fish, especially plaice, the possibly lost numbers and value of this fish as well as chances of reducing these losses by a timely effort reduction in summer and the use of selective nets throughout most parts of the year. However, it is also made clear, that these costly measures may have no effect on the stocks due to biological compensatory effects observed in strong year classes of plaice e. g. 1996, with high landings and collapsing prices. Therefore sound biological and economic data and methods are needed to assess the economic effects of management measures on fishermen’s situation and markets. Compensations for catch limitations may become inevitable.

Engineering multi-step electron tunneling systems in proteins

Multi-step electron tunneling, or “hopping,” has become a fast-developing research field with studies ranging from theoretical modeling systems, inorganic complexes, to biological systems. In particular, the field is exploring hopping mechanisms in new proteins and protein complexes, as well as further understanding the classical biological hopping systems such as ribonuclease reductase, DNA photolyases, and photosystem II. Despite the plethora of natural systems, only a few biologically engineered systems exist. Engineered hopping systems can provide valuable information on key structural and electronic features, just like other kinds of biological model systems. Also, engineered systems can harness common biologic processes and utilize them for alternative reactions. In this thesis, two new hopping systems are engineered and characterized.

The protein Pseudomonas aeruginosa azurin is used as a building block to create the two new hopping systems. Besides being well studied and amenable to mutation, azurin already has been used to successfully engineer a hopping system. The two hopping systems presented in this thesis have a histidine-attached high potential rhenium 4,7-dimethyl-1,10-phenanthroline tricarbonyl [Re(dmp)(CO)3] + label which, when excited, acts as the initial electron acceptor. The metal donor is the type I copper of the azurin protein. The hopping intermediates are all tryptophan, an amino acid mutated into the azurin at select sites between the photoactive metal label and the protein metal site. One system exhibits an inter-molecular hopping through a protein dimer interface; the other system undergoes intra-molecular multi-hopping utilizing a tryptophan “wire.” The electron transfer reactions are triggered by excitation of the rhenium label and monitored by UV-Visible transient absorption, luminescence decays measurements, and time-resolved Infrared spectroscopy (TRIR). Both systems were structurally characterized by protein X-ray crystallography.

Participação do L-NAME, da L-arginina e da N-acetilcisteína no enfisema pulmonar induzido por fumaça de cigarro em camundongos

O óxido nítrico (NO) constitui um dos mais importantes mediadores intra e extracelulares e tem sido descrita sua participação tanto em processos biológicos como patológicos. Nosso objetivo foi verificar se o aumento ou a diminuição do óxido nítrico apresenta um efeito benéfico na proteção do tecido pulmonar no enfisema pulmonar induzido por fumaça de cigarro em camundongos. Para tanto, utilizamos o L-NAME (inibidor do NO), a L-arginina (substrato para a formação do NO) e os comparamos com a N-acetilcisteína (utilizada no tratamento da DPOC). Foram utilizados 65 camundongos C57BL/6 machos. Cinquenta animais foram divididos em grupos controle, fumaça de cigarro (FC), fumaça de cigarro + L-NAME (FC+LN), fumaça de cigarro + L-arginina (FC+LA), fumaça de cigarro + N-acetilcisteína (FC+NAC) (n=10, por grupo). Durante sessenta dias 40 animais foram expostos a 12 cigarros comerciais por dia, 3 vezes ao dia. Os grupos controle e FC foram submetidos à gavagens orogástricas com o veículo. Os grupos FC+LN, FC+LA, FC+NAC receberam gavagens diárias de L-NAME (60 mg/kg), L-arginina (120 mg/kg) ou NAC (200 mg/kg) respectivamente. Quinze animais (n = 5, por grupo) foram expostos ao ar ambiente e tratados apenas com L-NAME, L-arginina e NAC. Realizamos a análise do perfil das células do lavado broncoalveolar após o sacrifício. O pulmão direito foi removido para as análises histológicas do alargamento dos espaços aéreos determinado pela medida do diâmetro alveolar médio (Lm) e da densidade de superfície (Sv) dos septos alveolares. Os pulmões esquerdos foram removidos e homogeneizados para a as análises da atividade enzimática (SOD, CAT e MPO) e do sistema glutationa (GSH/GSSG), para a análise dos valores de nitrito e da expressão de 4-HNE, MMP-12, NE, TIMP-1, TIMP-2. Nossos resultados apontam que o L-NAME tem uma ação voltada para a matriz extracelular (via protease-antiprotease), enquanto que a L-arginina possui uma ação voltada para os oxidantes, assim como a NAC. Porém a NAC atua aumentando os níveis de glutationa, o que interfere diretamente nos oxidantes (via oxidante-antioxidante), enquanto a L-arginina interfere aumentando o burden oxidativo concomitante a um aumento da velocidade de ação dos oxidantes o que aumenta as células inflamatórias, mas diminui seu tempo de ação permitindo uma maior proteção. Concluímos que tanto o favorecimento para a produção e liberação do NOatravés da administração da L-arginina quanto a inibição do NOpela utilização do L-NAME foi eficiente na proteção do pulmão, apesar de não terem alcançado um resultado tão bom quanto a NAC.

Acumulação de compostos organoclorados (PCBs, DDTs e HCB) em tecido hepático de delfinídeos (Cetacea, Mammalia) do Estado do Rio de Janeiro

No decorrer das últimas décadas a pesquisa relacionada à contaminação de organismos marinhos por compostos organoclorados (OCs) se intensificou aliada à utilização de algumas espécies como sentinelas da qualidade ambiental quanto aos poluentes orgânicos. Dentre essas espécies, podem-se destacar os cetáceos, animais que entre outras características possuem grande longevidade, alta porcentagem lipídica em seus tecidos e são predadores de topo de cadeia trófica, tendendo assim a acumular altos níveis de OCs em seus tecidos. O presente estudo teve por objetivo determinar as concentrações de OCs de origem industrial e agrícola (PCBs, HCB e DDTs) em tecido hepático de oito diferentes espécies de cetáceos delfinídeos pertencentes a três distintas áreas oceânicas do Estado do Rio de Janeiro, são elas a região costeira, a plataforma continental e a região oceânica. A determinação foi realizada em cromatógrafo a gás (GC - Agilent 6890) conectado a um espectrômetro de massa (MS - Agilent 5973). Os valores de DDTs (1263617272 ng.g -1 lip.) e PCBs (7648877288 ng.g -1 lip.) aqui encontrados estão entre os mais altos já reportados para o táxon. Em todas as áreas observou-se uma predominância do ΣPCB, seguida do ΣDDT e HCB, em níveis que refletem o caráter fortemente industrial da região analisada. Entre os PCBs, a maior contribuição advém dos hexabifenis, seguida dos hepta e pentabifenis, sendo os congêneres 153, 138 e 180 os principais em todas as áreas. A razão p,pDDE/ΣDp,pDDT foi alta em todas as regiões (0,9), refletindo um input antigo do poluente na área. Foram realizadas correlações entre as concentrações de OCs e os parâmetros biológicos das espécies, como idade, sexo e comprimento total. A transferência placentária de OCs foi analisada em dois pares de fêmea-feto de Sotalia guianensis, mostrando uma maior transferência dos compostos com menor log Kow. Como esperado, foi encontrada uma diferença significativa no perfil de contaminação entre as espécies das diferentes regiões, relacionada à proximidade da fonte, características espécie-específicas e ao arranjo trófico das espécies.

O cérebro criminógeno na antropologia criminal do século XIX: um estudo sobre a etiologia do crime a partir da medicalização da sociedade

O presente trabalho se dedica a realizar uma incursão na história do pensamento criminológico a fim de contribuir para um mapeamento das justificativas do surgimento de certas normas penais, algumas ainda em vigor, e o mapeamento das razões da edificação de muitas instituições jurídicas e administrativas, algumas ainda em funcionamento. A análise tradicional da biografia da Criminologia costuma, todavia, omitir certas ideias que deveriam ser integradas ao percurso da sua vertente científica. Vários são os autores que apontam para a origem da trajetória cientificista criminológica na Europa do fim do século XIX. No entanto, quando se aprofunda na identificação das raízes das referências positivistas na implicação Medicina-Pessoa-Sociedade da era moderna e sua influência na seara criminológica, percebesse que uma tímida Criminologia já estava nascendo no início do século XIX com os estudos sobre a fisiologia cerebral. Em meio a um processo político amplo de fortalecimento do Estado e da burguesia, dá-se a formação de um aparato médico-jurídico, pelo qual se demonstra a tentativa de reconhecimento da autoridade médica para além dos limites legítimos da atividade. Preocupa-se, portanto, em chamar a atenção para o movimento de medicalização do criminoso por uma leitura histórica do impacto do cientificismo cerebral na esfera criminal. O material desenvolvido pela Frenologia e, depois, pela Antropologia Criminal, é emblemático dessa onda cientificista do século XIX, na qual as pesquisas cerebrais imprimem a visão sobre a etiologia do crime a partir de seus marcadores biológicos. Mais particularmente, atenta-se para a recepção das teorias de Franz Joseph Gall e de Cesare Lombroso sobre o cérebro (do) criminoso na criminologia do século XIX, através da discussão da noção de livre arbítrio, do debate sobre retribuição versus tratamento, bem como das propostas de medidas preventivas em caso de tendências à violência e das políticas públicas voltadas para o cerceamento de direitos em nome de uma suposta defesa social.

Processo de acompanhamento de paciente portadores de feridas na atenção básica

Esta pesquisa tem como objeto de estudo a análise do processo de acompanhamento dos clientes portadores de feridas na atenção primária do município de Angra dos Reis. Os objetivos são: verificar a existência de processo de acompanhamento de clientes portadores de feridas nas unidades de atenção primária do município de Angra dos Reis; analisar as dificuldades inerentes ao processo de acompanhamento de clientes portadores de feridas nas unidades de atenção primária do município de Angra dos Reis. O método foi descritivo, o tipo é de levantamento e de natureza quantitativa. O instrumento de coleta de dados foi o formulário, tendo como sujeitos do estudo a população de enfermeiros atuantes na atenção primária do município de Angra dos Reis e que assinaram o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido, conforme disposto na Resolução 196/96 do Conselho Nacional de saúde. O cenário utilizado foi o município de Angra dos Reis. A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Instituto de Medicina Social da UERJ, através da Plataforma Brasil em 28/06/2013. A análise demonstrou que mais de 93% dos enfermeiros realizam curativos durante sua atuação profissional na atenção primária, destes, 80% realizam algum tipo de acompanhamento de clientes portadores de feridas. Este acompanhamento nem sempre é contínuo, por contada dificuldade técnica do próprio profissional, da interrupção do fornecimento de materiais por parte do almoxarifado, da baixa adesão do cliente e da inexistência de uma rotina institucionalizada. A insuficiência de produtos disponíveis no município para a realização de curativos também foi um fator descrito pelos sujeitos como prejudicador no processo de acompanhamento destes pacientes. Foi verificado que a utilização de produtos de segunda geração para realização de curativos, quando indicados de forma correta e respeitando o prazo de troca, proporciona uma economia nos fastos do município no que se refere ao tratamento tópico de feridas, economia esta que pode chegar à metade dos gastos. Este estudo foi relevante para a otimização do processo de acompanhamento de clientes portadores de feridas no município, bem como reorganização defluxos, rotinas e do cuidado prestado.

Efeitos da associação de biomateriais com doadores de óxido nítrico no reparo tecidual cutâneo de camundongos

A aplicação tópica de doadores de óxido nítrico é conhecida pelos seus efeitos benéficos no reparo tecidual cutâneo. O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da associação de biomateriais com doadores de óxido nítrico no reparo tecidual cutâneo de camundongos. Camundongos swiss machos foram submetidos a lesões excisionais por punch de biópsia de 8 mm no dorso. Os animais foram separados em 4 grupos (n=6 em cada grupo) de acordo com a aplicação do curativo de polivinil álcool e hidrogel sobre a lesão de punch: a) grupo polivinil álcool com grupos tiol e Pluronic F-127 (PVA-SH/F127) - tratado com hidrogel sem S- nitrosoglutationa (GSNO) e filme sem óxido nítrico; b) grupo polivinil álcool S-nitrosado (PVA-SNO/F127-GSNO) - tratado com hidrogel contendo GSNO e filme com óxido nítrico; c) grupo PVA-SNO - tratado apenas com filme óxido nítrico e d) grupo PVA-SNO/ F127 - tratado com hidrogel sem GSNO e filme com óxido nítrico. Os animais foram tratados por 7 dias consecutivos com aplicação diária de curativos com seus respectivos biomateriais. Após 7 dias de tratamento, foram retirados os curativos e as lesões foram deixadas cicatrizar por segunda intenção. O grupo tratado com filme de PVA-SNO (d) associado ao hidrogel F127, comparado com os demais grupos descritos acima, apresentou melhora no reparo tecidual, melhora da contração da lesão, diminuição do gap epitelial e densidade celular, aceleração da fase inflamatória, aumento da diferenciação miofibroblástica e aumento da expressão de colágeno do tipo III (p<0,05, ao menos). Com base nesses dados, a combinação de filmes PVA liberadores de óxido nítrico com F-127 pode representar uma nova abordagem para o tratamento de lesões cutâneas.

Contribuição ao estabelecimento de marcos jurídicos sobre o acesso, repartição de benefícios e proteção dos conhecimentos tradicionais associados à biodiversidade e à bioprospecção

Os conhecimentos produzidos por comunidades tradicionais, quilombolas e povos indígenas são cada vez mais reconhecidos como importante fonte de informação para as atividades de bioprospecção, especialmente àqueles conhecimentos associados à biodiversidade. Em uma sociedade denominada por muitos autores como a sociedade do conhecimento, torna-se urgente a discussão sobre a titularidade e a forma de proteção de tais conhecimentos tradicionais, que geram lucros de forma direta ou indireta às empresas do setor biotecnológico sem, contudo possuírem ainda sistemas eficazes de proteção. A presente tese analisa a forma de produção desses conhecimentos tradicionais associados à biodiversidade e à bioprospecção, a fim de estudar os mecanismos legais regulatórios incidentes sobre a sua proteção, acesso e repartição de suas informações, conforme estabelecido pela Convenção sobre a Diversidade Biológica. O objetivo central é contribuir ao estabelecimento de marco jurídico, através da discussão sobre a viabilidade, os benefícios e as limitações para a sua elaboração. Através de uma metodologia qualitativa são estabelecidas inicialmente a importância, as características e as diversas espécies dos conhecimentos tradicionais. Em seguida é abordada a interface desses conhecimentos com os conhecimentos científicos, os direitos de propriedade intelectual e a natureza jurídica dos direitos sobre tais conhecimentos que passam a ser denominados COTABIOs. Após essa etapa cognitiva, é apresentado o arcabouço institucional-legal da repartição de benefícios, acesso e proteção dos COTABIOs em diversos fóruns internacionais e em alguns países, com especial ênfase ao panorama nacional brasileiro. Ao término desse processo são formuladas propostas de medidas especificas que poderão contribuir para a proteção legal dos COTABIOs. A tese é concluída com considerações gerais sobre as propostas formuladas, a fim de contribuir para o preenchimento da lacuna existente em decorrência da esparsa legislação nacional e internacional sobre a repartição de benefícios, acesso e proteção dos COTABIOs sem, contudo ter a pretensão de esgotar o tema e sim contribuir para a reflexão e discussão sobre a necessidade de mudanças nesse setor

Estudo multicêntrico nacional para avaliação da incidência de autoanticorpos e eventos adversos em pacientes com diferentes enfermidades em uso de infliximabe

Introdução: O infliximabe é um anticorpo monoclonal quimérico que inibe o fator de necrose tumoral, sendo usado em doenças autoimunes e/ou inflamatórias, tais como a artrite reumatóide (AR), a espondilite anquilosante (EA), a psoríase e a artrite psoriásica (AP) e as doenças inflamatórias intestinais (DII). Objetivos: Avaliar se o infliximabe induz à formação de autoanticorpos e verificar a ocorrência de eventos adversos, sobretudo o lúpus induzido por este medicamento. Metodologia: Trata-se de um estudo aberto, prospectivo, de fase IV, onde dosamos os autoanticorpos antes e depois do tratamento (das doenças citadas anteriormente), o qual teve duração mínima de 6 meses (5 infusões). Resultados: No total, 286 pacientes foram avaliados para o fator anti-nuclear (FAN) por imunofluorescência indireta em células Hep2, sendo significativo o aumento de número de indivíduos (p = 0,0001), antes e depois da medicação. Além do FAN, foram dosados, em 146 pacientes, 17 outros autoanticorpos pelo método multiplex, sendo que o anti-DNA de dupla hélice (anti-dsDNA) e o anticardiolipina IgM (aCL IgM) tiveram um aumento significativo (p = 0,003 e 0,0024, respectivamente). Pacientes com AR tiveram uma variação significativa nos títulos do anticorpo anti-proteína citrulinada (ACPA) (antes e depois do tratamento) (p = 0,012). De todos os pacientes avaliados (n = 286), somente 1 (0,35%) apresentou sinais clínicos e laboratoriais de lúpus induzido pelo infliximabe. Conclusão: O estudo demonstrou que o infliximabe interferiu na formação de autoanticorpos (FAN, anti-dsDNA, aCL IgM e ACPA), sendo rara a indução de lúpus pelo medicamento.

Bycatch of billfishes by the European tuna purse-seine fishery in the Atlantic Ocean

Billfishes are a component of offshore ecosystems; thus it is important to quantify the impact of the tuna fishery on these species in the world’s ocean. The aim of this study was to assess the bycatch of billfishes generated by the tropical tuna purse-seine fishery in the eastern Atlantic Ocean. Information on bycatch was collected by observers at sea during the European Union Bigeye Program. With a total of 62 observers’ trips, conducted on Spanish and French vessels between June 1997 and May 1999, this project is the biggest observer program ever carried out in the European tuna purse-seine fishery. This study showed that billfish bycatch by the purse seiners is very low (less than 0.021% of the total tuna catches and less than 10% of the total billfish catches currently reported). A Monte Carlo simulation was performed to account for some uncertainties in the fishing strategies of purse seiners operating in this ocean. One of the findings of this study indicated that the temporary moratorium on fishing with FADs (fish aggregating devices), adopted by the European purse-seine fishery in the eastern Atlantic Ocean, produced a decrease in incidental catches of marlins from 600–700 metric tons (t) to less than 300 t. In contrast, this trend was reversed for sailfishes, for which the bycatch increased from 25 t to 45 t. The difficulty of defining indices that express the conservation status in marine fishes and that gauge key ecosystem parameters and the need to promote an ecosystem approach for large-pelagic-resource management which takes into account biologic and socioeconomic criteria are briefly discussed.