Les Iroquoiens de Droulers/Tsiionhiakwatha et le cristal de quartz

Parmi la grande quantité de témoins culturels découverts sur le site Droulers/Tsiionhiakwatha (BgFn-1), la pierre taillée et polie forme un assemblage bien modeste. Les Iroquoiens de Droulers ont habité un village semi-permanent daté du Sylvicole supérieur, plus précisément entre l’an 1430 et 1500 ap. J.-C. Ils ont fabriqués des grattoirs, des pointes de flèches, des forets, des polissoirs et des meules à mains, en plus d’outils en quartz hyalin dont la fonction n’est pas bien définie. Parmi les 3595 objets lithiques, nous trouvons 18 outils et 1085 déchets de taille en cristal, ce qui représente près de 30% du total. Le quartz hyalin fut utilisé durant la préhistoire québécoise, mais jamais en aussi grande quantité que sur Droulers. Nous présentons la chaîne opératoire du quartz hyalin, de son extraction à son rejet sur les sites archéologiques. Nous explorons également son utilisation et sa symbolique chez les habitants du village Droulers, une enquête basée sur des données archéologiques et ethnographiques des Amérindiens actuels et de ceux de la période de Contact du nord-est de l’Amérique du nord.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

Études des interactions entre la mucine et certains polymères bioadhésifs

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

Études des interactions entre la mucine et certains polymères bioadhésifs

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Uso das técnicas de microbalança de cristal de quartzo e espectroscopia fotoacústica para estudo e monitoramento do processo de fotocura de resinas odontológicas

As resinas fotocuradas são amplamente utilizadas em odontologia. Este processo de cura é assistido pela luz visível que promove ligações químicas que as endurecem. Nesta dissertação, as resinas odontológicas fotocuradas comerciais das marcas Opallis Flow A1, A2, AO 3,5, T, Opallis DA2, Natural Flow e Ebecryl 3720-TP25 foram caracterizadas empregando as técnicas de microbalança de cristal de quartzo (QCM) e espectroscopia fotoacústica (PAS) à temperatura ambiente. A espectroscopia fotoacústica foi utilizada para avaliar a região do espectro eletromagnético responsável pela fotocura das resinas odontológicas. Desta forma, conhecendo-se o comprimento de onda da absorção da resina, possibilitou realizar o processo de fotocura. Adicionalmente, foi possível monitorar o processo de fotocura com a técnica de microbalança. A frequência de ressonância do cristal da microbalança se modifica com a fotocura das resinas estudadas. Deste modo, foi possível estimar por QCM, o tempo de cura para os comprimentos de ondas caracterizados por PAS.

Detecção de anilinas substituídas, em filmes de hexacianoferratos, com microbalança de cristal de quartzo

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Creating gold nanoprisms directly on quartz crystal microbalance electrodes for mercury vapor sensing

A novel electrochemical route is used to form highly {111}-oriented and size-controlled Au nanoprisms directly onto the electrodes of quartz crystal microbalances (QCMs) which are subsequently used as mercury vapor sensors. The Au nanoprism loaded QCM sensors exhibited excellent response–concentration linearity with a response enhancement of up to ~ 800% over a non-modified sensor at an operating temperature of 28 °C. The increased surface area and atomic-scale features (step/defect sites) introduced during the growth of nanoprisms are thought to play a significant role in enhancing the sensing properties of the Au nanoprisms toward Hg vapor. The sensors are shown to have excellent Hg sensing capabilities in the concentration range of 0.123–1.27 ppmv (1.02–10.55 mg m − 3), with a detection limit of 2.4 ppbv (0.02 mg m − 3) toward Hg vapor when operating at 28 °C, and 17 ppbv (0.15 mg m − 3) at 89 °C, making them potentially useful for air monitoring applications or for monitoring the efficiency of Hg emission control systems in industries such as mining and waste incineration. The developed sensors exhibited excellent reversible behavior (sensor recovery) within 1 h periods, and crucially were also observed to have high selectivity toward Hg vapor in the presence of ethanol, ammonia and humidity, and excellent long-term stability over a 33 day operating period.

A Survey of the 2010 Quartz Crystal Microbalance Literature

In 2010 there has again been an increase in the number of papers published involving piezoelectric acoustic sensors, or quartz crystal microbalances (QCM), when compared to the last period reviewed 2006-2009. The average number of QCM publications per annum was 124 in the period 2001-2005, 223 in the period 2006-9, and 273 in 2010. There are trends towards increasing use of QCM in the study of protein adsorption to surfaces (93% increase), homeostasis (67% increase), protein-protein interactions (40% increase), and carbohydrates (43% increase). New commercial systems have been released that are driving the uptake of the technology for characterisation of binding specificities, affinities, kinetics and conformational changes associated with a molecular recognition event. This article highlights theoretical and practical aspects of the principals that underpin acoustic analysis, then reviews exemplary papers in key application areas involving small molecular weight ligands, carbohydrates, proteins, nucleic acids, viruses, bacteria, cells, and membrane interfaces.

Direct and quantitative detection of bacteriophage by “hearing” surface detachment using a quartz crystal microbalance

We show that it is possible to detect specifically adsorbed bacteriophage directly by breaking the interactions between proteins displayed on the phage coat and ligands immobilized on the surface of a quartz crystal microbalance (QCM). This is achieved through increasing the amplitude of oscillation of the QCM surface and sensitively detecting the acoustic emission produced when the bacteriophage detaches from the surface. There is no interference from nonspecifically adsorbed phage. The detection is quantitative over at least 5 orders of magnitude and is sensitive enough to detect as few as 20 phage. The method has potential as a sensitive and low-cost method for virus detection.

Direct and quantitative detection of bacteriophage by "hearing" surface detachment using a quartz crystal microbalance

We show that it is possible to detect specifically adsorbed bacteriophage directly by breaking the interactions between proteins displayed on the phage coat and ligands immobilized on the surface of a quartz crystal microbalance (QCM). This is achieved through increasing the amplitude of oscillation of the QCM surface and sensitively detecting the acoustic emission produced when the bacteriophage detaches from the surface. There is no interference from nonspecifically adsorbed phage. The detection is quantitative over at least 5 orders of magnitude and is sensitive enough to detect as few as 20 phage. The method has potential as a sensitive and low-cost method for virus detection.

Highly stable oscillator for quartz crystal thickness monitor

A highly stable oscillator used in a quartz crystal thickness monitor for monitoring the rate of evaporation and total thickness of film during thin film deposition is reported. The design aspects of the oscillator and its long term stability, which enhances the reproducibility and the performance of the thickness monitor, are discussed. The stability of the oscillator at defined conditions is tested and compared with the conventional transistorized oscillator and the IC oscillator using inverters. The oscillator is coupled to the crystal monitor and its performance is studied in an evaporation system by evaporating different materials

Microbially induced flotation of galena and quartz from pyrite

Selective separation of pyrite from galena and quartz was achieved through microbiologically induced flotation in presence of Bacillus subtilis. B. subtilis functions as a depressant for pyrite while it promotes the flotation of galena and quartz. Bacterial extracellular protein (EP) was isolated and the protein profile of bacterial cells grown in presence and absence of minerals established.

Microbially induced separation of quartz from hematite using sulfate reducing bacteria

Cells and metabolic products of Desulfovibrio desulfuricans were successfully used to separate quartz from hematite through environmentally benign microbially induced flotation. Bacterial metabolic products such as extracellular proteins and polysaccharides were isolated from both unadapted and mineral-adapted bacterial metabolite and their basic characteristics were studied in order to get insight into the changes brought about on bioreagents during adaptation. Interaction between bacterial cells and metabolites with minerals like hematite and quartz brought about significant surface-chemical changes on both the minerals. Quartz was rendered more hydrophobic, while hematite became more hydrophilic after biotreatment.The predominance of bacterial polysaccharides on interacted hematite and of proteins on quartz was responsible for the above surface-chemical changes, as attested through adsorption studies. Surface-chemical changes were also observed on bacterial cells after adaptation to the above minerals. Selective separation of quartz from hematite was achieved through interaction with quartz-adapted bacterial cells and metabolite. Mineral-specific proteins secreted by quartz-adapted cells were responsible for conferment of hydrophobicity on quartz resulting in enhanced separation from hematite through flotation. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.