Les effets de revêtements de surface sur la dissolution et la bioaccumulation de nanoparticules d'oxyde de zinc par l'algue unicellulaire, C. reinhardtii

Au cours de la dernière décennie, les nanoparticules ont connu un essor sans précédent dans plusieurs domaines. On peut retrouver ces nanoparticules dans des secteurs aussi variés tels que la médecine, l’électronique, les écrans solaires, les cosmétiques et les plastiques, pour ne nommer que ceux-là. Cette utilisation massive a eu un effet pervers sur l’environnement, sachant qu’une grande partie de ces produits se sont retrouvés inévitablement dans les milieux naturels. Plusieurs études révèlent qu’autant la présence des nanoparticules que leurs produits de dissolution sont à prendre en considération lorsque des travaux toxicologiques ou le devenir de ces matériaux sont étudiés. Il est désormais clair que les propriétés de surface de ces nanoparticules jouent un rôle central sur leur comportement dans les solutions aqueuses; que ce soit les interactions avec des organismes ou entre les particules elles-mêmes. Afin d’évaluer le devenir de nZnO, une étude sur la dissolution ainsi que la bioaccumulation a été réalisée avec l’algue modèle Chlamydomonas reinhardtii en présence de nanoparticules ayant différents enrobages. Les nanoparticules d’oxyde de zinc suivantes ont été étudiées : (i) nZnO sans enrobage (nZnO); (ii) nZnO avec enrobage d’acide polyacrylique (nZnO-PAA) et (iii) nZnO avec enrobage d’hexamétaphosphate de sodium (nZnO-HMP). La dissolution était mesurée à l’aide de trois techniques : ultrafiltration par centrifugation (CU); technique potentiométrique (scanned stripping chronopotentiometry, SSCP) et spectrométrie de masse – plasma à couplage inductif couplé à une résine échangeuse d’ions (resin-based inductively coupled plasma-mass spectrometry, resin-based ICP-MS). Les résultats obtenus démontrent une grande tendance à la dissolution pour le nZnO (presque totale) tandis que pour le nZnO-PAA et le nZnO-HMP, la dissolution est dépendante de la nature de l’enrobage le composant. Pour la bioaccumulation sur l’algue testée, les données montrent une grande dépendance au zinc libre issu de la dissolution pour nZnO et nZnO-PAA. À l’inverse, le nZnO-HMP démontre une bioaccumulation plus élevée par comparaison aux mêmes concentrations d’expositions du zinc libre, expliquée par la stimulation de l’internalisation du zinc provoqué par la présence de phosphate constituant l’enrobage de nZnO-HMP.

Synthesis of polyelectrolyte brushes on silica-based substrates through surface-initiated polymerization : brush characterization and responsiveness to variation in pH and ionic strength

Les brosses de polyélectrolytes font l’objet d’une attention particulière pour de nombreuses applications car elles présentent la capacité de changer de conformation et, par conséquent, de propriétés de surface en réponse aux conditions environnementales appliquées. Le contrôle des principaux paramètres de ces brosses telles que l'épaisseur, la composition et l'architecture macromoléculaire, est essentiel pour obtenir des polymères greffés bien définis. Ceci est possible avec la Polymérisation Radicalaire par Transfert d’Atomes - Initiée à partir de la Surface (PRTA-IS), qui permet la synthèse de brosses polymériques de manière contrôlée à partir d’une couche d'amorceurs immobilisés de manière covalente sur une surface. Le premier exemple d’une synthèse directe de brosses de poly(acide acrylique) (PAA) par polymérisation radicalaire dans l’eau a été démontré. Par greffage d’un marqueur fluorescent aux brosses de PAA et via l’utilisation de la microscopie de fluorescence par réflexion totale interne, le dégreffage du PAA en temps réel a pu être investigué. Des conditions environnementales de pH ≥ 9,5 en présence de sel, se sont avérées critiques pour la stabilité de la liaison substrat-amorceur, conduisant au dégreffage du polymère. Afin de protéger de l’hydrolyse cette liaison substrat-amorceur sensible et prévenir le dégreffage non souhaité du polymère, un espaceur hydrophobique de polystyrène (PS) a été inséré entre l'amorceur et le bloc de PAA stimuli-répondant. Les brosses de PS-PAA obtenues étaient stables pour des conditions extrêmes de pH et de force ionique. La réponse de ces brosses de copolymère bloc a été étudiée in situ par ellipsométrie, et le changement réversible de conformation collapsée à étirée, induit par les variations de pH a été démontré. De plus, des différences de conformation provenant des interactions du bloc de PAA avec des ions métalliques de valence variable ont été obtenues. Le copolymère bloc étudié semble donc prometteur pour la conception de matériaux répondant rapidement a divers stimuli. Par la suite, il a été démontré qu’un acide phosphonique pouvait être employé en tant qu’ amorceur PRTA-IS comme alternative aux organosilanes. Cet amorceur phosphonate a été greffé pour la première fois avec succès sur des substrats de silice et une PRTA-IS en milieux aqueux a permis la synthèse de brosses de PAA et de poly(sulfopropyl méthacrylate). La résistance accrue à l’hydrolyse de la liaison Sisubstrat-O- Pamorceur a été confirmée pour une large gamme de pH 7,5 à 10,5 et a permis l’étude des propriétés de friction des brosses de PAA sous différentes conditions expérimentales par mesure de forces de surface. Malgré la stabilité des brosses de PAA à haute charge appliquée, les études des propriétés de friction ne révèlent pas de changement significatif du coefficient de friction en fonction du pH et de la force ionique.

Greffage irréversible de polyélectrolytes sur des substrats de silice et de mica et étude des propriétés de surface et de gonflement

Le protocole pour le greffage irréversible du copolymère amphiphile polystyrène-b-poly (acrylate de sodium) PS-b-PANa, sur un substrat de mica et de silice hydrophobe a été développé, en utilisant la méthode de greffage à partir de solution. Les propriétés de surface du bloc chargé ont été évaluées. L’effet de la force ionique sur le gonflement des chaînes a été investigué par ellipsométrie. Les forces d’interaction entre les surfaces recouvertes du copolymère ont été évaluées par la technique SFA. Les profils de force ont démontré être stables et nettement répulsifs en compression et décompression, montrant l’irréversibilité du greffage. Les forces de frottement entre les brosses de PANa sont élevées, mais aucune évidence d’endommagement de la surface n’a été observée. La comparaison entre le comportement à la surface des chaînes de l’acide polyacrylique PAA et celles du PANa, obtenues par deux méthodes de greffage différentes, est également investiguée.

Assessment of PEG on Polymeric Particles Surface, a Key Step in Drug Carrier Translation

Injectable drug nanocarriers have greatly benefited in their clinical development from the addition of a superficial hydrophilic corona to improve their cargo pharmacokinetics. The most studied and used polymer for this purpose is poly(ethylene glycol), PEG. However, in spite of its wide use for over two decades now, there is no general consensus on the optimum PEG chain coverage-density and size required to escape from the mononuclear phagocyte system and to extend the circulation time. Moreover, cellular uptake and active targeting may have conflicting requirements in terms of surface properties of the nanocarriers which complicates even more the optimization process. These persistent issues can be largely attributed to the lack of straightforward characterization techniques to assess the coverage-density, the conformation or the thickness of a PEG layer grafted or adsorbed on a particulate drug carrier and is certainly one of the main reasons why so few clinical applications involving PEG coated particle-based drug delivery systems are under clinical trial so far. The objective of this review is to provide the reader with a brief description of the most relevant techniques used to assess qualitatively or quantitatively PEG chain coverage-density, conformation and layer thickness on polymeric nanoparticles. Emphasis has been made on polymeric particle (solid core) either made of copolymers containing PEG chains or modified after particle formation. Advantages and limitations of each technique are presented as well as methods to calculate PEG coverage-density and to investigate PEG chains conformation on the NP surface.

Computer Analysis of Visual Properties of Curved Objects

A method is presented for the visual analysis of objects by computer. It is particularly well suited for opaque objects with smoothly curved surfaces. The method extracts information about the object's surface properties, including measures of its specularity, texture, and regularity. It also aids in determining the object's shape. The application of this method to a simple recognition task ??e recognition of fruit ?? discussed. The results on a more complex smoothly curved object, a human face, are also considered.

Improved display of synthetic IgG-binding domains on the baculovirus surface

Improved display of foreign protein moieties in combination with beneficial alteration of the viral surface properties should be of value for targeted and enhanced gene delivery. Here, we describe a vector based on Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus (AcMNPV) displaying synthetic IgG-bincling domains (ZZ) of protein A fused to the transmembrane anchor of vesicular stomatitis virus (VSV) G protein. This display vector was equipped with a GFP/EGFP expression cassette enabling fluorescent detection in both insect and mammalian cells. The virus construct displayed the biologically active fusion protein efficiently and showed increased binding capacity to IgG. As the display is carried out using a membrane anchor of foreign origin, gp64 is left intact for virus entry, which may increase gene expression in the transduced mammalian cells. In addition, the viral vector can be targeted to any desired cell type via binding of ZZ domains when an appropriate IgG antibody is available.

Ex vivo expansion of limbal stem cells is affected by substrate properties

Limbal epithelial stem cells play a key role in the maintenance and regulation of the corneal surface. Damage or destruction of these cells results in vascularisation and corneal opacity. Subsequent limbal stem cell transplantation requires an ex vivo expansion step and preserving cells in an undifferentiated state remains vital. In this report we seek to control the phenotype of limbal epithelial stem cells by the novel application of compressed collagen substrates. We have characterised the mechanical and surface properties of conventional collagen gels using shear rheology and scanning electron microscopy. In doing so, we provide evidence to show that compressive load can improve the stiffness of collagen substrates. In addition Western blotting and immunohistochemistry display increased cytokeratin 3 (CK3) protein expression relating to limbal epithelial cell differentiation on stiff collagen substrates. Such gels with an elastic modulus of 2900 Pa supported a significantly higher number of cells than less stiff collagen gels (3 Pa). These findings have substantial influence in the development of ocular surface constructs or experimental models particularly in the fields of stem cell research, tissue engineering and regenerative medicine.

High resolution simulation of the variability of surface energy balance fluxes across central London with urban zones for energy partitioning

The parameterization of surface heat-flux variability in urban areas relies on adequate representation of surface characteristics. Given the horizontal resolutions (e.g. ≈0.1–1km) currently used in numerical weather prediction (NWP) models, properties of the urban surface (e.g. vegetated/built surfaces, street-canyon geometries) often have large spatial variability. Here, a new approach based on Urban Zones to characterize Energy partitioning (UZE) is tested within a NWP model (Weather Research and Forecasting model;WRF v3.2.1) for Greater London. The urban land-surface scheme is the Noah/Single-Layer Urban Canopy Model (SLUCM). Detailed surface information (horizontal resolution 1 km)in central London shows that the UZE offers better characterization of surface properties and their variability compared to default WRF-SLUCM input parameters. In situ observations of the surface energy fluxes and near-surface meteorological variables are used to select the radiation and turbulence parameterization schemes and to evaluate the land-surface scheme

Surface Modification of Polycarbonate by Atmospheric-Pressure Plasma Jets

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Ferrocene adsorbed into the porous octakis(hydridodimethylsiloxy) silsesquioxane after thermolysis in tetrahydrofuran media: An applied surface for ascorbic acid determination

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effect of pH variations in a cycling model on the properties of restorative materials

This study evaluated the effect of cycling various pH demineralizing solutions on the surface hardness, fluoride release and surface properties of restorative materials (Ketac-Fil Plus, Vitremer, Fuji II LC, Freedom and Fluorofil). Thirty specimens of each material were made and the surface hardness measured. The specimens were randomized into five groups according to the pH (4.3; 4.6; 5.0; 5.5 and 6.2) of the demineralizing solution. The specimens were submitted to pH-cycling for 15 days. The specimens remained in the demineralizing solution for six hours and in the remineralizing solution for 18 hours. Then, the surface hardness (SH) was remeasured and the surface properties were assessed. Fluoride release was determined daily. Data from SH and the percentage of alteration in surface hardness were analyzed by analysis of variance (p < 0.05); the Kruskal-Wallis test was performed for the fluoride release results. When hardness was compared, the variation in pH led to a positive correlation for glass ionomer cements and a negative correlation for fluoride release. For polyacid-modified resin composites, a negative correlation was found with regards to fluoride release; no significant correlation was observed for hardness. Surface properties were influenced: an acidic pH led to a greater alteration, except for polyacid-modified resin composites. The pH of the demineralizing solution influenced fluoride release from the tested materials. The pH variation altered hardness and surface properties of glass ionomer cements but did not influence polyacid-modified resin composites.

Changes in roughness of denture base and reline materials by chemical disinfection or microwave irradiation: Surface roughness of denture base and reline materials

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Surface roughness of denture base and reline materials after disinfection by immersion in chlorhexidine or microwave irradiation

Background: This study evaluated the effect of disinfection by immersion and microwave irradiation on the roughness of one denture base resin (Lucitone-L) and five relining materials, three hard (Tokuyama Rebase II-TR, New Truliner-NT, Ufigel Hard-UH) and two resilient (Trusoft-T, Sofreliner-S).Methods: Fifty specimens were made and divided into groups: CL2 specimens were brushed with 4% chlorhexidine (1 min), immersed in the same solution (10 min) and immersed in water (3 min); MW2 specimens were immersed in water and microwave irradiated (650W; 6 min); CL2 and MW2 specimens were disinfected twice; CL7 and MW7 specimens were submitted to seven cycles using chlorhexidine or microwave irradiation, respectively; W specimens were not disinfected and remained in water (37 degrees C; 7 days).Results: Results were statistically analysed (p = 0.05) and revealed that, at baseline, the highest mean value was observed for T (p < 0.001). Material NT showed increase in roughness after the first (p = 0.003), second (p = 0.001), seventh (p = 0.000) cycles of microwave disinfection and after 7 days of immersion in water (p = 0.033).Conclusions: Resilient liner S presented significant increase in roughness after the second cycle of disinfection with chlorhexidine (p = 0.003). Material T exhibited significantly decreased roughness in group W (p = 0.010), while microwaving produced severe alterations on its surface.

Titanium surface topography after brushing with fluoride and fluoride-free toothpaste simulating 10 years of use

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)