Inplante erabilerako polimero erradio-opakoen lorpena eta ezaugarritzea

[EU]Biomedikuntzan gero eta material polimeriko gehiago aplikatzen dira. Metalezko inplanteekin alderatuz, ekoizterako orduan azkarragoak eta merkeagoak baitira beste hainbat ezaugarriren artean. Baina onurak ekartzearekin batera, erradio-opakotasun eza ere badakar. Eta ezaugarri hau gabe, inplantearen jarraipena behin giza gorputzean ezarrita dagoenean ezinezkoa da, X izpiekin ezin baita ikusi. Beraz, arazo horri aurre egiteko, proiektu honetan matrize polimerikoari kargak gehitzea proposatzen da. Lortutako material konposatuak, polimeroak soilik dituen ezaugarriak berdintzea edo hobetzea espero da. Hau da, erradio-opakotasuna lortzeaz gain, propietate mekanikoak behintzat mantentzea espero da. Giza gorputzean aplikatzen diren inplanteetarako erabiliko den material konposatu bat lortzea duenez helburu proiektu honek, matrizea polimero biobataragarria eta biodegradagarria izango da. Biodegradagarria izanik, inplantea kanporatzeko bigarren ebakuntza bat ekiditen da. Zehazki, poli(D-laktida) (PDLA) polimeroa matrize moduan eta karga moduan bismuto oxidoa (Bi2O3) erabiliko dira, medikuntza arloko inplanteetan erabili izan ohi dira eta.

Inplante kirurgiko erradiopakoen bideragarritasuna: plla/bario sulfato sistemaren ``in vitro´´ degradazioa.

[EU]Polimero biobateragarri eta biodegradagarrien erabilera medikuntza arloan aurrerapauso handia suposatu du. Inplanteen arloan (torlojuak, iltzeak, plakak, eta abar…) eta ehun ingeniaritzan garrantzia handia dute. Hala ere, polimero hauen inplanteek desabantaila nabaria aurkezten dute ohiko material metalikoekin alderatuz: erradiopazitate eza. Ikerketa lan honetan karga erradiopako baten adizioak polimero biobateragarri eta biodegradagarri baten giza gorputzaren baldintzetan (pH=7,2 eta 37ºC) burututako in vitro degradazioan duen eragina aztertu da, %70 poli(L-laktida) (PLLA) eta %30 bario sulfato (BaSO4) sistemaren degradazioa, hain zuzen ere. Aztertutako karga erradiopakoak PLLAren degradazioan eragin handirik ez duela ondorioztatu da, beraz, sistema bideragarria dela.

Analisi sperimentale dell'influenza dei parametri di processo sulla resistenza di contatto tra polimero e stampo durante la formatura

Con gli strumenti informatici disponibili oggi per le industrie, in particolar modo coi software CAE, le possibile simulare in maniera più che soddisfacente i fenomeni fisici presenti in natura. Anche il raffreddamento di un manufatto in polimero può venire simulato, a patto che si conoscano tutti i dati dei materiali e delle condizioni al contorno. Per quanto riguarda i dati dei materiali, i produttori di polimeri sono molto spesso in grado di fornirli, mentre le condizioni al contorno devono essere padroneggiate dal detentore della tecnologia. Nella pratica, tale conoscenza è al più incompleta, quindi si fanno ipotesi per colmare le lacune. Una tra le ipotesi più forti fatte è quella di una perfetta conduzione all'interfaccia tra due corpi. Questo è un vincolo troppo forte, se paragonato alla precisione di tutti gli altri dati necessari alla simulazione, e quindi si è deciso di eseguire una campagna sperimentale per stimare la resistenza al passaggio flusso termico all'interfaccia polimero-stampo ovvero determinare la conduttanza termica di contatto. L'attività svolta in questa tesi di dottorato ha come scopo quello di fornire un contributo significativo allo sviluppo e al miglioramento dell'efficienza termica degli stampi di formatura dei polimeri termoplastici con tecnologia a compressione.

Influencia de la radiación UV en las propiedades mecánicas y en el comportamiento en fractura de un polimero artificial bioinspirado en la seda de araña

En el presente trabajo se estudia la influencia de la radiación UV sobre las propiedades mecánicas y las superficies de fractura de un polímero artificial bioinspirado en la seda de araña. Las fibras de seda de araña constituyen un material enormemente atractivo ya que su elevada resistencia y deformabilidad lo convierten en el material con mayor trabajo hasta rotura de los conocidos hasta el momento. Además se ha encontrado que posee una elevada biocompatibilidad y un comportamiento biodegradable. Debido a estas excelentes propiedades se han dedicado importantes esfuerzos a intentar producir fibras inspiradas en la seda de araña. Fruto de estos esfuerzos es el polímero artificial estudiado en este trabajo. Dicho polímero presenta una secuencia de aminoácidos inspirada en la spidroína 1, que es una de las dos proteínas que conforman la seda de araña natural. Uno de los factores más perjudiciales para los polímeros es la radiación ultravioleta (UV), de presencia ubicua en aplicaciones al aire libre, ya que puede provocar la modificación de sus enlaces covalentes y, como consecuencia, modificar sus propiedades mecánicas. Para evaluar el efecto de la radiación UV sobre el material bioinspirado se ha estudiado el comportamiento a tracción simple de fibras sometidas a diferentes tiempos de irradiación con luz UV de longitud de onda de 254 nm. Se ha observado que la radiación UV de 254 nm modifica considerablemente las propiedades mecánicas de este material a tiempos de exposición elevados (a partir de 3 días de irradiación). Además se ha estudiado el comportamiento a fractura de este material cuando es irradiado con luz UV. Se ha observado que a medida que aumenta el tiempo de irradiación las superficies de fractura comienzan a ser cada vez más planas, obteniéndose un aspecto extremadamente especular para muestras irradiadas durante 16 días

Analisi tramite simulazione fem del processo di stampaggio ad iniezione di un componente automotive in polimero termoplastico

Nel presente elaborato vengono esposti in maniera esaustiva il processo di stampaggio ad iniezione dei polimeri termoplastici, la simulazione del processo mediante il codice fem fino ad arrivare alla simulazione con il software Autodesk® Simulation Moldflow® di un componente automotive. In particolare viene analizzato tramite simulazione fem il processo di stampaggio ad iniezione dell’asta di spinta del comando frizione in PA66 GF50 evidenziando la previsione dell’orientazione delle fibre di rinforzo.

PEDOT:PSS: un polimero conduttivo organico per lo studio dell'integrità del tessuto cellulare

Questa tesi si inserisce nel campo della Bioelettronica Organica con lo scopo di utilizzare dei transistor elettrochimici (OECT) organici basati sul polimero conduttivo PEDOT:PSS per rilevare l’integrità di un tessuto cellulare e come biosensori di analiti in soluzione. Nella prima parte dell’elaborato, si spiegano le proprietà ed il trasporto di carica dei polimeri coniugati concentrandosi sulle caratteristiche fisico chimiche del PEDOT:PSS, seguito da una trattazione analitica del principio di funzionamento di un OECT. La seconda parte, si concentra sul lavoro sperimentale partendo da una descrizione dei processi di fabbricazione degli OECT, dei metodi di caratterizzazione utilizzati e della progettazione del set-up sperimentale per permettere le misure elettriche nell’incubatore cellulare. In seguito, viene dimostrato l’uso di un OECT completamente a base di PEDOT:PSS come sensore di un neurotrasmettitore (dopamina). In parallelo, il lavoro si è concentrato sull’ottimizzazione dei transistor in termini di formulazione di PEDOT:PSS e di geometria del dispositivo per ottenere tempi di spegnimento veloci compatibili con le risposte cellulari (<300ms). In fase di preparazione alle misure con le cellule si è valutato la funzionalità dell’OECT nelle condizioni di coltura cellulare dimostrando una buona stabilità dei dispositivi. Inoltre, sono stati progettati degli studi di simulazione tramite una membrana porosa per prevedere le risposte dei transistor in presenza di un tessuto cellulare. Partendo dall’esito positivo dei test preliminari, il lavoro si è concluso con il primo esperimento con le cellule tumorali HeLa, in cui si è monitorata la crescita cellulare con immagini ottiche correlate alle misure elettriche. I primi risultati confermano la biocompatibilità dei dispositivi e una risposta elettrica degli OECTs alla presenza delle cellule, aprendo la possibilità di utilizzare questi dispositivi per futuri esperimenti anche con diversi tipi di cellule.

Polilaktida oinarri duten 3D zelula-euskarri (scaffold) polimeriko biodegradagarrien diseinu, fabrikazio eta propietateak

[EU]Hiru dimentsioko inprimaketa etorkizun handiko teknologia bezala azaltzen zaigu gaur egun. Esate baterako, biomedikuntza arloan aukera berritzaileak ekar ditzake, baina baita hezkuntza, heziketa eta ikerketa munduetan ere. Teknologia berri honen abantailarik nagusiena prototipatze azkarrean datza, eta honi esker, mikro- eta makro- egitura definituak dituzten objektuak diseinatu eta fabrikatu daitezke modu lehiakorrean. Lan honen helburua 3D inprimagailu baten bitartez inprimaturiko polimero biobateragarri eta biodegradagarrietan oinarrituriko ereduen garapen eta fabrikazioan datza. Hala ere, lehenik eta behin, lehengaiak bai fisikoki eta bai termikoki karakterizatu behar dira, ondoren, 3D inprimagailuaren parametroen arteko erlazioa ezarri, eta azkenik, produktu finalaren egitura propietateak eta kalitatea aztertu. Aipaturiko lana aurrera eramateko erabili den materiala polilaktida (PLA) izan da, zeinen erabilera oso zabaldua dagoen medikuntza arloan inplante (torloju, iltze, plaka eta abar) moduan eta ehun ingeniaritzaren munduan.

Polilaktida oinarri duten inplante polimeriko biodegradagarrien diseinu, fabrikazio eta propietateak

[EU]3D inprimaketa gaur egun, biomedikuntzaren garapenerako aukera ezberdinak ematen dituen teknologia iraultzaile gisa aurkezten da; bai medikuntza arloan formazio eta ikerkuntzarako erreminta gisa, baita dispositibo berrien diseinu eta fabrikaziorako. Bere abantailarik aipagarriena prototipaketa azkarra da. Gainera, teknologia honek barne egitura eta forma ezberdineko objektuak fabrikatzea ahalbidetzen du koste lehiakor batean. Lan honen helburua 3D inprimagailuen bidezko prototipoen fabrikazioan zentratzen da, horretarako lehengai bezala polimero biodegradagarri eta biobateragarria erabiliz. Horrez gain, metodo tradizionalarekin konparatuz teknologia honek izan ditzakeen abantailak ere aztertu nahi dira, ez bakarrik alde ekonomikoari edo denborari begira, baita fabrikatutako objektuen propietateei begira ere. Dena dela, horrekin hasi aurretik ezaugarritze fisiko eta termikoa burutu beharko zaie lehengaiei, 3D inprimagailuaren parametroen aukeraketa egokia egiteko eta parametro horien eta amaierako produktuaren kalitate, egitura eta propietateen artean erlazio egokia ezartzeko. Lan hau aurrera eramateko poli(L-laktida)-rekin (PLLA) egingo da lan, bai ehun ingeniaritzan baita hezurren apurketen finkapenerako dispositiboetan oso erabilia izan den polimeroa.

Desenvolvimento de membranas de poli(éter imida) sultonada para a permeacão de gases

A busca por membranas com propriedades adequadas a separação de gases em escala industrial tem levado a modificação e sIntese de polImeros de engenharia, com objetivo de obter membranas com propriedades adequadas. Uma das modificaçoes que tem se apresentado promissora é a inserção de grupos sulfônicos em polImeros comerciais. Espera-se que o polImero sulfonado apresente um aumento na permeação de gases polares, em relação a gases apolares, devido a sua estrutura mais polar e flexIvel. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho é a sIntese e caracterização de membranas de poli(éter imida) sulfonada para a permeação de gases. Um planejamento experimental foi desenvolvido, em diferentes condiçoes reacionais de temperatura, tempo e excesso de um dos reagentes (ácido acético), para a sIntese de poli(éter imida) sulfonada (SPEI). Através deste planejamento, constatou-se que as variáveis que mais influenciam o grau de sulfonação são a temperatura e o tempo. O polImero com o maior grau de sulfonação, determinado por capacidade de troca iônica (IEC= 92 mEq H+/g), foi utilizado para o preparo da membrana de SPEI, obtida pela técnica de inversão de fase por evaporação do solvente, utilizando-se clorofórmio como solvente. Este filme foi caracterizado a partir das seguintes análises: espectroscopia de infravermelho (FTIR), calorimetria diferencial de varredura (DSC), análise termogravimétrica (TGA) e microscopia eletrônica de varredura (MEV), a fim de avaliar a influência da inserção do grupo sulfônico na matriz polimérica. O espectro de infravermelho de SPEI apresentou bandas relacionadas as vibraçoes assimétricas em 1240 cm-1 (ligação O=S=O), ligação simétrica em 1171 cm-1 (O=S=O) e ligação S-O entre 1010-1024 cm-1. Isto indica a presença de grupos sulfônicos. A análise de DSC foi realizada entre 150-250C. Nesta faixa, não foram observadas alteraçoes na temperatura de transição vItrea (Tg) do polImero modificado (217C). Acredita-se que a decomposição do grupo sulfona aconteça antes da temperatura atingir o Tg do polImero. Esta suposição é confirmada na análise de TGA. As imagens de MEV mostraram que foram obtidos filmes livres de poros e defeitos. A membrana da SPEI foi utilizada no ensaio de permeaçao dos gases 02, N2 e C02, a fim de determinar a permeabilidade e seletividade da membrana. As permeabilidades encontradas para o gas oxigênio foram de 0,76 barrer para a PEI e 0,46 barrer para a SPEI. A seletividade do dióxido de carbono em relaçao ao oxigênio aumentou de 3,5, na membrana de PEI, para 4,83, na membrana de SPEI. Em relaçao ao nitrogênio, as permeabilidades medidas foram 0,064 barrer e 0,043 barrer, para a PEI e para a SPEI, respectivamente, enquanto a seletividade em relaçao ao C02 aumentou de 41,1 para 55,5. Estes resultados indicam que o efeito de sorçao predominou devido ao aumento das interaçöes moleculares, reduzindo assim o volume livre, o que tornou a membrana sulfonada mais compacta, com permeabilidade menor e maior seletividade. Estes resultados corroboram com a premissa de que a sulfonaçao é um processo promissor para o desenvolvimento de membranas mais eficientes.

The role of H-bonds on the structure and dynamics of very concentrated polymer solutions

153 p.

Eguneroko jarduneko plastikoen pirolisia eta bere propietateak

[EUS] Lan honen helburua pirolisi prozesuan plastiko errealek daukaten portaera aztertzea da, polimero puruen pirolisiarekin eduki dezaketen aldeak ikusteko, aldagai desberdinek prozesuari zelan eragiten dioten jakiteko eta prozesuaren baldintzak optimizatzeko. Horretarako CDS Analytical Inc.-en Pyroprobe 2000 pirolisirako ekipoa erabili da.

Synthesis and evaluation of polymer nanoparticles for delivery in RPE cells

Ocular pathologies are among the most debilitating medical conditions affecting all segments of the population. Traditional treatment options are often ineffective, and gene therapy has the potential to become an alternative approach for the treatment of several pathologies. Methacrylate polymers have been described as highly biocompatible and are successfully used in medical applications. Due to their cationic nature, these polymers can be used to form polyplexes with DNA for its delivery. This work aims to study the potential of PDMAEMA (poly(2-(N,N’-dimethylamino)ethyl methacrylate)) as a non viral gene delivery system to the retina. The first part of this work aimed to study the potential for gene delivery of a previously synthesized PDMAEMA polymer of high molecular weight (354kDa). In the second part, we synthesized by RAFT a PDMAEMA with a lower molecular weight (103.3kDa) and similarly, evaluated its ability to act as a gene delivery vehicle. PDMAEMA/DNA polyplexes were prepared at 5, 7.5, 10, 12.5 and 20 nitrogen/phosphorous (N/P) ratio for the 354kDa PDMAEMA and at 5 and 7.5 for the 103.3kDa PDMAEMA. Dynamic light scattering and zeta potential measurements confirmed the nanosize and positive charge of polyplexes for all ratios and for both polymers. Both high and low Mw PDMAEMA were able to efficiently complex and protect DNA from DNase I degradation. Their cytotoxicity was evaluated using a non-retinal cell line (HEK293) and a retinal pigment epithelium (RPE) cell line (D407). We have found that cytotoxicity of the free polymer is concentration and time dependent, as expected, and negligible for all the concentrations of the PDMAEMA-DNA polyplexes. Furthermore, for the concentrations to be used in vivo, the 354kDa PDMAEMA showed no signs of inflammation upon injection in the intravitreal space of C57BL/6 mice. The transfection efficiency, as evaluated by fluorescence microscopy and flow cytometry, showed that the D407 retinal cells were transfected by polyplexes of both high and low Mw PDMAEMA, but with varied efficiency, which was dependent on the N/P ratio. Althogether, these results suggest that PDMAEMA is a feasible candidate for non-viral gene delivery to the retina, and this work constitutes the basis of further studies to elucidate the bottleneck in transfection and further optimization of the material.

Comparação entre os intumescimentos de borracha natural e polibutadieno com alto teor 1,4-cis em solventes (n-octano, ciclo-hexano e esqualeno) e em soluções poliméricas

Amostras de borracha natural foram reticuladas por meio de radiação gama (doses de 2, 4, 6 e 8 MRad) e intumescidas: a) em n-octano, ciclo-hexano e esqualeno; b) em polibutadieno líquido (Mn=1830 g/mol; alto teor 1,4- cis) a 45°C; C) em solução de polibutadieno de baixo peso molecular (M,= 1830 g/mol; alto teor 1,4-cis) em n-octano e ciclo-hexano; d) em solução de polibutadieno de alto peso molecular (Mn= 175.000 g/rnol; alto teor 1,4-cis) emn-octano e ciclo-hexano ; e) em solução de borracha natural (Mn=779.000 g/mol) em ciclo- hexano, a 25°C. Amostras de polibutadieno (alto teor 1,4-cis) foram reticuladas por meio de radiação gama (doses de 1,s; 18 e 25 MRad) e intumescidas: a) em n-octano, ciclo-hexano e esquaieno. Salvo quando mencionado em contrário, as amostras de borracha natural e de polibutadieno foram intumescidas nas temperaturas de 25, 35 e 45°C. A partir dos ensaios de intumescirnento acima mencionados, foram determinadas as solubilidades de borracha natural e de polibutadieno em n-octano, ciclo-hexano e esqualeno através dos parâmetros de Flory-Huggins, calculados com o emprego da equação de Flory-Rehner. Verificou-se a influência da temperatura e da concentração de polimero no gel sobre o valor do parâmetro de Flory-Huggins. Também através desse parâmetro procurou-se determinar a compatibilidade entre borracha natural e polibutadieno. Foi demonstrado que cadeias lineares de baixo peso molecular de polibutadieno conseguem penetrar em amostras reticuladas de borracha natural, quando o peso molecular das cadeias lineares for bem inferior ao do arco de rede Mc das amostras reticuladas. Cadeias lineares de polibutadieno e de borracha natural com peso molecular superior ao do arco de rede da borracha natural reticulada, entretanto, não conseguem penetrar no retículo. Quranto mais alta a concentração da solução externa em moléculas de alto peso molecular, tanto menor é o grau de intumescimento da amostra reticulada.

Imobilização da inulinase de Klyveromyces marxianus var. bulgaricus ATCC 16045: caracterização e produção de açúcar invertido em biorreator

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Estudo da produção de dextranasacarase por Leuconostoc mesenteroides FT 045 B

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Microbiologia Aplicada) - IBRC