Enhancing the Usability of Drug Materials by Electrostatic Atomisation

Electrospraying or electrostatic atomisation is a process of liquid disruption by electrostatic forces. When liquid is brought into an electric field, charge is induced to its surface. Once the repulsive electrostatic force exceeds the liquid surface tension, the liquid disrupts into small highly charged droplets. The size of the electrosprayed droplets can range from hundreds of micrometers down to a few tens of nanometers. Electrospraying can be used not only to produce droplets, but also solid particles. The research presented in this thesis concentrates on producing drug particles by this method. In the experiments, a drug powder was dissolved in a convenient solvent and the solution was atomised. The solvent was then evaporated from the formed droplets in a drying medium and inside each droplet, a dense cluster of the dissolved drug remained. From the pharmaceutical point of view, the most important characteristics of the produced particles are size distribution, porosity, crystal form and degree of crystallinity. These properties affect the dissolution behaviour and ultimately the drug bioavailability in the body. The effects of electrostatic atomization on the aforementioned characteristics are generally not well understood. The research focused on studying these particle properties and finding possible correlations with the spraying parameters. The produced droplets were dried either under atmospheric or reduced pressure, the latter in order to improve the drying process. Special emphasis was put on implementing the spraying under reduced pressure, and the effects of the drying pressure on particle properties. Based on the results, the possibilities to enhance the dissolution of poorly soluble drugs by this method were estimated. In the course of experiments, it was also discovered that electrospraying may have a profound effect on the polymorphic form of the produced drug particles. In the light of the obtained results, it was concluded that electrospraying may offer a valuable tool to overcome some of the challenges met in modern drug development and formulation.

The atomisation of detergent slurries

A study was made to determine the conditions under which the optimum droplet size distribution (ie., narrowest size range with a minimum of fines and over-sized agglomerates), is generated in sprays from centrifugal pressure nozzles. A range of non-Newtonian detergent slurries were tested but the results are of wider application and parallel work was undertaken with water, ionic solutions and chalk slurries. Six centrifugal pressure nozzles were used and the drop-size distributions correlated as a function of fluid properties, pressure, fiowrate, feed temperature, and nozzle characteristics. Measurements were made using a Malvern Particle Size Anayser slung across a specially-designed transparent tower section of approximately 1.2m diameter in order to reduce obscuration caused by the spray and improve existing droplet sizing techniques. The results obtained were based upon the Rosin-Rammler distribution model and the Size Analyser provided a direct print-out of size distribution and the parameters characterising it. A Spraying System nozzle, AAASSTC8-8, produced the optimum spray distribution with the detergent slurry at a temperature of 60°C whilst operating at 1200 psi. With other fluids the Delevan 2.2SJ nozzle produced the optimum spray distribution operating at 1200 psi but with the Spraying Systems nozzles there was no clear-cut optimum set of conditions, ie. the nozzle and pressure varied depending upon the fluid being sprayed. The mechanisms of liquid sheet break-up and droplet dispersion were investigated in specially-constructed, scaled-up, transparent nozzles. A mathematical model of centrifugal pressure nozzle atomisation was developed based upon fundamental operating parameters rather than resorting to empirical correlations. This enabled theoretical predictions to be made over a wide range of operating conditions and nozzle types. The model predictions for volumetric fiowrate, liquid sheet length and air core diameter showed good agreement with the experimentally determined results. However, the model predicted smaller droplet sizes than were produced experimentally due to inaccuracies identified in the initial assumptions.

Cultura de movimento e identidade : a Educação Fisica na contemporaneidade

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Flavoured versus natural waters: macromineral (Ca, Mg, K, Na) and micromineral (Fe, Cu, Zn) contents

Macro (Ca, Mg, K, Na) and micromineral (Fe, Zn, Cu) composition of 39 waters was analysed. Determinations were made by atomic flame spectrophotometry for macrominerals and electrothermic atomisation in graphite furnace for microminerals. Mineral contents of still or sparkling natural waters (without flavours) changed from brand to brand. Mann–Whitney test was used to search for significant differences between flavoured and natural waters. For that, the concentration of each mineral was compared to the presence of flavours, preservatives, acidifying agents, fruit juice and/or sweeteners, according to the labelled composition. The statistical study demonstrated that flavoured waters generally have increased contents of K, Na, Fe and Cu. The added preservatives also led to significant differences in the mineral composition. Acidifying agents and fruit juice can also be correlated to the increase of Mg, K, Na, Fe and Cu. Sweeteners do not provide any significant difference in Ca, Mg, Fe and Zn contents.

Multi-elemental analysis of ready-to-eat “baby leaf” vegetables using microwave digestion and high-resolution continuum source atomic absorption spectrometry

The mineral content (phosphorous (P), potassium (K), sodium (Na), calcium (Ca), magnesium (Mg), iron (Fe), manganese (Mn), zinc (Zn) and copper (Cu)) of eight ready-to-eat baby leaf vegetables was determined. The samples were subjected to microwave-assisted digestion and the minerals were quantified by High-Resolution Continuum Source Atomic Absorption Spectrometry (HR-CS-AAS) with flame and electrothermal atomisation. The methods were optimised and validated producing low LOQs, good repeatability and linearity, and recoveries, ranging from 91% to 110% for the minerals analysed. Phosphorous was determined by a standard colorimetric method. The accuracy of the method was checked by analysing a certified reference material; results were in agreement with the quantified value. The samples had a high content of potassium and calcium, but the principal mineral was iron. The mineral content was stable during storage and baby leaf vegetables could represent a good source of minerals in a balanced diet. A linear discriminant analysis was performed to compare the mineral profile obtained and showed, as expected, that the mineral content was similar between samples from the same family. The Linear Discriminant Analysis was able to discriminate different samples based on their mineral profile.

Spray coating technique asa surface treatment for woodcontaining paper grades

The objective of this work was to introduce the emerging non-contacting spray coating process and compare it to the existing coating techniques. Particular emphasis was given to the details of the spraying process of paper coating colour and the base paper requirements set by the new coating method. Spraying technology itself is nothing new, but the atomisation process of paper coating colour is quite unknown to the paper industry. The differences between the rheology of painting and coating colours make it very difficult to utilise the existing information from spray painting research. Based on the trials, some basic conclusion can be made:The results of this study suggest that the Brookfield viscosity of spray coating colour should be as low as possible, presently a 50 mPas level is regarded as an optimum. For the paper quality and coater runnability, the solids level should be as high as possible. However, the graininess of coated paper surface and the nozzle wear limits the maximum solids level to 60 % at the moment. Most likelydue to the low solids and low viscosity of the coating colour the low shear Brookfield viscosity correlates very well with the paper and spray fan qualities. High shear viscosity is also important, but yet less significant than the low shear viscosity. Droplet size should be minimized and besides keeping the brrokfield viscosity low that can be helped by using a surfactant or dispersing agent in the coating colour formula. Increasing the spraying pressure in the nozzle can also reduce the droplet size. The small droplet size also improves the coating coverage, since there is hardly any levelling taking place after the impact with the base paper. Because of the lack of shear forces after the application, the pigment particles do not orientate along the paper surface. Therefore the study indicates that based on the present know-how, no quality improvements can be obtained by the use of platy type of pigments. The other disadvantage of them is the rapid deterioration of the nozzle lifetime. Further research in both coating colour rheology and nozzle design may change this in the future, but so far only round shape pigments, like typically calcium carbonate is, can be used with spray coating. The low water retention characteristics of spray coating, enhanced by the low solids and low viscosity, challenge the base paper absorption properties.Filler level has to be low not to increase the number of small pores, which have a great influence on the absorption properties of the base paper. Hydrophobic sizing reduces this absorption and prevents binder migration efficiently. High surface roughness and especially poor formation of the base paper deteriorate thespray coated paper properties. However, pre-calendering of the base paper does not contribute anything to the finished paper quality, at least at the coating colour solids level below 60 %. When targeting a standard offset LWC grade, spraycoating produces similar quality to film coating, but yet blade coating being on a slightly better level. However, because of the savings in both investment and production costs, spray coating may have an excellent future ahead. The porousnature of the spray coated surface offers an optimum substrate for the coldset printing industry to utilise the potential of high quality papers in their business.

Geração eletroquímica do hidreto de selênio em sistema de injeção em fluxo com detecção por espectrometria de absorção atômica com chama Ar-Glp

This paper presents a system for electrochemical hydride generation using flow-injection and atomic absorption spectrometry to determine selenium in biological materials. The electrolytic cell was constructed by assembling two reservoirs, one for the sample and the other for the electrolytic solution separated by a Nafion membrane. Each compartment had a Pt electrode. The sample and electrolyte flow-rates, acidic media, and applied current were adjusted to attain the best analytical performance and ensure the membrane lifetime. The atomisation system used a T quartz tube in an air-LPG flame. The composition of the flame, the observation height, and the argon flow rate used to carry the hydrides were critically investigated. The system allowed to perform thirty determinations per hour with a detection limit of 10 mug L-1 of Se. Relative standard deviations were in general lower than 1.5% for a solution containing 20.0 and 34.0 mug L-1 of Se in a typical sample digest. Accuracy was assessed analysing the certified materials: rice flour (NIST-1568) from National Institute of Standard and Technology and dried fish (MA-A-2), whole animal blood (A-2/1974) from the International Atomic Energy Agency.

Drop Size Measurements in a Laboratory Scale Venturi Scrubber

Venturi scrubbers are high efficiency gas cleaners in which suspended particles are removed from gas streams by droplets formed by liquid atomisation, usually in the venturi throat. The size of the droplets formed is of fundamental importance to the performance of the equipment, both in terms of pressure drop and collection efficiency. In this study, drop sizes in a cylindrical laboratory scale venturi scrubber were measured using a laser diffraction technique. Gas velocity and liquid to gas ratios varied from 50 to 90 m/s and 0.5 to 2.0 l/m3, respectively. Water was inserted as perpendicular jets at the beginning of the throat. Measurements were performed at three positions: two located along the throat, and the last one at the end of the diffuser. The data presented here are a typical example of pneumatic atomisation and can be relevant to other industrial applications such as combustion and engine technology. Finally, results are compared to available correlations and the validity of these equations is discussed.

Encapsulation de Dehalococcoides: avantage pour la déhalogénation des solvants chlorés en sites contaminés

Le tétrachloroéthène (PCE) et les éthènes chlorés qui lui sont apparentés ont été abondamment utilisés pour plusieurs applications en industrie dès le début du 20e siècle. Ils sont cependant comptés parmi les polluants les plus communs des sols et de l’eau et beaucoup d’efforts sont déployés afin de les éliminer. Nous croyons que la conversion des éthènes chlorés en éthènes par des microorganismes est une solution prometteuse. Le premier aspect du projet visait donc à établir les conditions pour lesquelles un consortium enrichi en Dehalococcoides ethenogenes permettrait la conversion complète de PCE en éthène. Les expériences réalisées nous ont permis de souligner le rôle de l’acide lactique ajouté aux cultures comme source de carbone et source indirecte d’électrons pour la déhalorespiration. Nous avons également pu établir l’effet de la concentration initiale de biomasse dans les cultures sur le profil de déhalogénation du PCE. Le deuxième aspect du projet visait à développer un protocole d’encapsulation du consortium dans une matrice polymérique afin de profiter des nombreux avantages potentiels de l’encapsulation. Nous avons testé trois montages d’encapsulation différents : atomisation avec jet d’air, atomisation avec vibrations ultrasoniques et « drop-wise ». Le dernier montage prévoyait l’encapsulation des cultures dans des billes d’alginate enrobées de chitosane gélifié par du lignosulfonate. C’est le seul montage qui nous a permis d’encapsuler le consortium de façon efficace sans effet significatifs négatifs sur son activité de déchlorination. Aussi, la comparaison des profils de déhalogénation du PCE de cellules encapsulées et cellules libres a montré une plus faible accumulation de TCE, 1,2-DCE et VC dans les échantillons de cellules encapsulée et, par conséquent, une conversion plus rapide et plus complète du PCE en éthène. Finalement, nous avons observé une tendance favorable à l’idée que les microorganismes encapsulés bénéficient d’un effet de protection contre de faibles concentrations d’oxygène.

La conservation du patrimoine urbain, catalyseur du renouvellement des pratiques urbanistiques? : une réflexion théorique sur l'appropriation de la notion de patrimoine urbain par l'urbanisme

Cette thèse questionne l’apport de la conservation du patrimoine urbain à l’urbanisme. Il y est avancé que l’association entre la conservation du patrimoine urbain et l'urbanisme, dans leur cadre conceptuel actuel, plutôt que d’être le catalyseur du renouvellement de l’urbanisme, a perpétué une appréhension fragmentée et une atomisation de l'établissement, consacrant ainsi le paradigme fonctionnaliste, qui conditionne encore largement les pratiques urbanistiques contemporaines, au Québec notamment. En effet, bien que depuis les années 1960 la conservation du patrimoine soit présentée comme le fil rouge dans le redéploiement de la compétence d’édifier, plusieurs études soulignent les résultats mitigés de nombreuses expériences de conservation ainsi qu’une contribution limitée relativement à la formulation des projets urbains. Plus particulièrement, malgré la reconnaissance de l’intérêt de la patrimonialisation et de la fécondité potentielle de l’idée de patrimoine en général, l’urbanisme n’est pas parvenu à en définir les termes de la contribution, tant au plan conceptuel que processuel, en regard de sa propre projectualité. De ce fait, il ne réussit pas à affranchir la réflexion patrimoniale du registre de la conservation afin de se l’approprier véritablement. Cette thèse explique les causes de cette incapacité à partir d’une analyse des conditions de l’appropriation de la notion de patrimoine urbain mises de l’avant par l’approche giovannonienne. Celle-ci, fondamentalement urbanistique, propose une conception du patrimoine urbain qui s’émancipe du monument historique et du registre de la conservation. Indissociable d’une projectualité urbanistique, l’intérêt pour le patrimoine urbain de Giovannoni relève d’une reconnaissance du déjà là qui fonde des modalités de prises en charge de l’existant. Celles-ci posent les bases d’un renouvellement de la manière de penser l’urbanisme. La notion giovannonienne de patrimoine urbain, qui réfère à l’ensemble urbain patrimonial, devient l’élément de base d’une analyse morphologique urbanistique qui permet de conceptualiser l’agglomération contemporaine comme ensemble marqué par les ruptures et les discontinuités. Prenant appui sur une démarche dialogique, l’approche giovannonienne relève d’une mise en tension des singularités et d’une appréhension conjointe des différentes registres, ceux des formes et des forces, de l’existant et du souhaité, du penser et du faire. Giovannoni dépasse ainsi l’opposition entre continuité et rupture portée par les pratiques afin de penser l’articulation du nouveau à l’ancien. La confrontation de l’approche giovannonienne aux différentes perspectives qui ont marqué l’urbanisme moderne, montre que ces modalités de prise en charge de l’existant sont conditionnelles à l’accomplissement des promesses de la considération du patrimoine urbain. Autrement, l’association de la conservation du patrimoine urbain et de l’urbanisme culmine dans une double assimilation : l’assimilation du patrimoine urbain au monument historique d’architecture conduit à confondre projet d’urbanisme et projet de conservation.

Contribution au développement de matrices hydrophiles à base de carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose : élaboration et évaluation des performances

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

High-amylose carboxymethyl starch matrices for oral sustained drug-release : in vitro and in vivo evaluation

Les amidons non modifiées et modifiés représentent un groupe d’excipients biodégradables et abondants particulièrement intéressant. Ils ont été largement utilisés en tant qu’excipients à des fins diverses dans des formulations de comprimés, tels que liants et/ou agents de délitement. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose atomisé (SD HASCA) a été récemment proposé comme un excipient hydrophile à libération prolongée innovant dans les formes posologiques orales solides. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose amorphe (HASCA) a d'abord été produit par l'éthérification de l'amidon de maïs à haute teneur en amylose avec le chloroacétate. HASCA a été par la suite séché par atomisation pour obtenir le SD HASCA. Ce nouvel excipient a montré des propriétés présentant certains avantages dans la production de formes galéniques à libération prolongée. Les comprimés matriciels produits à partir de SD HASCA sont peu coûteux, simples à formuler et faciles à produire par compression directe. Le principal objectif de cette recherche était de poursuivre le développement et l'optimisation des comprimés matriciels utilisant SD HASCA comme excipient pour des formulations orales à libération prolongée. A cet effet, des tests de dissolution simulant les conditions physiologiques du tractus gastro-intestinal les plus pertinentes, en tenant compte de la nature du polymère à l’étude, ont été utilisés pour évaluer les caractéristiques à libération prolongée et démontrer la performance des formulations SD HASCA. Une étude clinique exploratoire a également été réalisée pour évaluer les propriétés de libération prolongée de cette nouvelle forme galénique dans le tractus gastro-intestinal. Le premier article présenté dans cette thèse a évalué les propriétés de libération prolongée et l'intégrité physique de formulations contenant un mélange comprimé de principe actif, de chlorure de sodium et de SD HASCA, dans des milieux de dissolution biologiquement pertinentes. L'influence de différentes valeurs de pH acide et de temps de séjour dans le milieu acide a été étudiée. Le profil de libération prolongée du principe actif à partir d'une formulation de SD HASCA optimisée n'a pas été significativement affecté ni par la valeur de pH acide ni par le temps de séjour dans le milieu acide. Ces résultats suggèrent une influence limitée de la variabilité intra et interindividuelle du pH gastrique sur la cinétique de libération à partir de matrices de SD HASCA. De plus, la formulation optimisée a gardé son intégrité pendant toute la durée des tests de dissolution. L’étude in vivo exploratoire a démontré une absorption prolongée du principe actif après administration orale des comprimés matriciels de SD HASCA et a montré que les comprimés ne se sont pas désintégrés en passant par l'estomac et qu’ils ont résisté à l’hydrolyse par les α-amylases dans l'intestin. Le deuxième article présente le développement de comprimés SD HASCA pour une administration orale une fois par jour et deux fois par jour contenant du chlorhydrate de tramadol (100 mg et 200 mg). Ces formulations à libération prolongée ont présenté des valeurs de dureté élevées sans nécessiter l'ajout de liants, ce qui facilite la production et la manipulation des comprimés au niveau industriel. La force de compression appliquée pour produire les comprimés n'a pas d'incidence significative sur les profils de libération du principe actif. Le temps de libération totale à partir de comprimés SD HASCA a augmenté de manière significative avec le poids du comprimé et peut, de ce fait, être utilisé pour moduler le temps de libération à partir de ces formulations. Lorsque les comprimés ont été exposés à un gradient de pH et à un milieu à 40% d'éthanol, un gel très rigide s’est formé progressivement sur leur surface amenant à la libération prolongée du principe actif. Ces propriétés ont indiqué que SD HASCA est un excipient robuste pour la production de formes galéniques orales à libération prolongée, pouvant réduire la probabilité d’une libération massive de principe actif et, en conséquence, des effets secondaires, même dans le cas de co-administration avec une forte dose d'alcool. Le troisième article a étudié l'effet de α-amylase sur la libération de principe actif à partir de comprimés SD HASCA contenant de l’acétaminophène et du chlorhydrate de tramadol qui ont été développés dans les premières étapes de cette recherche (Acetaminophen SR et Tramadol SR). La modélisation mathématique a montré qu'une augmentation de la concentration d’α-amylase a entraîné une augmentation de l'érosion de polymère par rapport à la diffusion de principe actif comme étant le principal mécanisme contrôlant la libération de principe actif, pour les deux formulations et les deux temps de résidence en milieu acide. Cependant, même si le mécanisme de libération peut être affecté, des concentrations d’α-amylase allant de 0 UI/L à 20000 UI/L n'ont pas eu d'incidence significative sur les profils de libération prolongée à partir de comprimés SD HASCA, indépendamment de la durée de séjour en milieu acide, le principe actif utilisé, la teneur en polymère et la différente composition de chaque formulation. Le travail présenté dans cette thèse démontre clairement l'utilité de SD HASCA en tant qu'un excipient à libération prolongée efficace.

Levels of copper in Nile tilapia from Brazil

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

Evaluation of modifiers for determination of V in parsley by GF AAS

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

GFAAS determination of mercury in muscle samples of fish from Amazon, Brazil

In the present study, a simple, rapid and sensitive method was developed for the determination of mercury concentrations in the muscle tissue of fish from the Brazilian Amazon using graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) following acid mineralization of the samples in an ultrasonic cold water bath. Using copper nitrate as a chemical modifier in solution and sodium tungstate as permanent modifier, we were able to attain thermal stabilization of the mercury up to the atomisation temperature of 1600 °C in the GFAAS assay. The calculated limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) were 0.014 and 0.047 mg kg-1, respectively. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.