Microfluidic methods for the controlled preparation of soft self-assembled nanocarriers for drug delivery

Dissertação de mestrado em Biophysics and BionanosystemsCubosomes are dispersions of lipid bicontinuous cubic phases in water. These particles consist of an interior continuous matrix of lipid bilayers arranged in a 3D lattice of cubic symmetry that separates two independent continuous networks of water channels. This coexistence of lipidic and aqueous domains makes cubosomes promising candidates for the encapsulation and delivery of both hydrophobic and hydrophilic drugs. Cubosomes are typically prepared either by fragmenting the cubic liquid crystal in excess water using high energy input (e.g. ultra-sonication), or using solvent-shifting approaches, in which the lipid is first dissolved in a water-miscible solvent (typically ethanol), and later mixed with water and polymer stabilizer. In both cases, poor experimental control at the micron- and nanoscales (e.g. poor control on concentration and heat gradients), limits the fine tuning of the particle properties and results in cubosomes with broad size distributions. In this work, we employ the solvent-shifting method to the monoolein-ethanol-water system and form cubosomes. For this, a microfluidic device capable of mixing the fluids in a rapid and controlled way at the micron-scale, and obtaining cubosomes of tuneable size and low polydispersity, is used. The micron-sized channels in microfluidics lead to laminar flow regimes and enhanced experimental control. In this regime, hydrodynamic focusing can be used to narrow down the length that solvent molecules have to travel to mix, thus decreasing the mixing time. An ethanol-lipid solution is flowed in a central inlet, which is squeezed by two side streams of water with stabilizer. As the lipid-ethanol solution narrows, ethanol and water are mixed in a controlled way by diffusion, leading to formation of cubosomes. By manipulating the flow rate ratio between the two solutions we manipulate the width in which the hydrodynamic focusing occurs, influencing the assembly time in a homogeneous way. This way, by manipulating the flow rate ratio, we were able to tune the size of the cubosome nanoparticles, achieving smaller sizes when increasing the extent of the hydrodynamic focusing (i.e. increasing the flow rate ratio). In addition, the final particle size was also found to be influenced by the composition of the initial solutions. At lipid concentrations above 1 wt% in the ethanolic solution, control over the final particle size is lost. Likewise, inclusion of dioctadecyldimethylammonium bromide (a cationic surfactant) into the formulation also led to large and size-uncontrolled particles. On the other hand, including 29% of water in the initial ethanolic solution leads to smaller particle sizes in the end, also in a controlled way also dependent on the flow rate ratio. In contrast, using a stabilizer to lipid ratio of 1:1 or 3:1 did not show a significant change in the final sizes obtained. Altogether, these results suggest that cubosome size is directly dependent on the exchange rate of solvent molecules until a critical water concentration that induces particle formation is achieved. By allowing a precise control over the mixing and exchange between the two solvents, microfluidics promises to be a promising approach to further tailor the structure and efficiency of drug delivery systems. Nanoparticle size is a key parameter in the carriage of pharmaceuticals. Controlling cubosome size is therefore a relevant step towards the design of new and more efficient formulations.Cubossomas são dispersões lipídicas de fases cúbicas bicontínuas em água. Estas partículas possuem no seu interior uma matriz de bicamadas lipídicas arranjadas numa rede tridimensional contínua de simetria cúbica que separa duas redes continuas de canais de água. Tal coexistência de domínios lipídicos e aquosos faz dos cubossomas excelentes candidatos para a encapsulação e entrega de compostos hidrofóbicos e hidrofílicos. Os cubossomas são geralmente preparados quer por fragmentação da fase bicontínua cúbica em excesso de água ao introduzir uma grande quantidade de energia (como por exemplo ultra-sonicação), ou então por uma troca de solventes, no qual o lípido é primeiramente dissolvido num solvente miscível em água (tipicamente o etanol), e mais tarde dissolvido em água e um polímero estabilizante. Em ambos os casos, um fraco controlo experimental à micro e nano-escala (e.g. fraco controlo nos gradientes de concentração e temperatura), limita a manipulação das propriedades das partículas e resulta em cubossomas com amplas distribuições de tamanho. Neste trabalho, o método da troca de solventes é aplicado ao sistema monooleína-etanol-água para formar cubossomas. Para este fim, um dispositivo de microfluídica capaz de misturar os solventes rápida e controladamente à microescala, e obter cubossomas com tamanhos manipuláveis e baixa polidispersão, foi usado. Os canais à microescala usados nos dispositivos de microfluídica fazem com que o regime de fluxo seja laminar e reforce o controlo experimental. Neste regime, a focagem hidrodinâmica pode ser usada para diminuir a distância que as moléculas têm de atravessar para se misturarem, o que leva a uma diminuição no tempo de mistura. Uma solução de lípido-etanol é inserida pela entrada central, onde será de seguida espremida por dois fluidos laterais de água com estabilizante. À medida que a solução de lípido-etanol é espremida, o etanol e a água vão sendo misturados de uma forma controlada por difusão, o que leva à formação dos cubossomas. Ao manipular o rácio dos diferentes caudais entre as diferentes soluções, a largura à qual a focagem hidrodinâmica se dá é ajustada, influenciando o tempo de associação entre as moléculas lipídicas de forma homogénea. Desta forma, ao manipular o rácio dos caudais, foi possível manipular o tamanho dos cubossomas, atingindo menores tamanhos quando a extensão da focagem hidrodinâmica foi aumentada (aumentando o rácio dos caudais). Conjuntamente, também foi observado que a composição das soluções iniciais também influência o tamanho final das partículas. A concentrações superiores a 1 %(m/m) de lípido na solução de etanol, o controlo sobre o tamanho das partículas é reduzido. Assim como a inclusão do surfactante catiónico brometo de dioctadecil dimetil amónio (DODAB), que na formulação também gerou partículas de grandes tamanhos de forma descontrolada. Por outro lado, a inclusão de 29 %(m/m) de água na solução de lípido-etanol levou a que se formassem partículas com tamanhos reduzidos, também de uma forma controlada e dependente do rácio entre os caudais dos fluidos. A contrastar, quando utilizado um rácio de estabilizante para lípido de 1:1 ou 3:1, os tamanhos finais obtidos não demonstraram diferenças significativas entre ambos os rácios. Resumindo, estes resultados sugerem que o tamanho dos cubossomas está diretamente dependente do ritmo ao qual as moléculas de solvente vão sendo trocadas até atingirem uma concentração crítica de água que induz a formação das partículas. Ao permitir um controlo preciso sobre a mistura e troca entre ambos os solventes, as técnicas de microfluídica assumem-se como uma forma promissora de manipular a estrutura e aumentar a eficiência dos sistemas de entrega de fármacos. O tamanho das nanopartículas é um fator chave na entrega de fármacos e a possibilidade de controlar o tamanho dos cubossomas é, portanto, um passo na direção do desenvolvimento de novas e mais eficientes formulações

O fenômeno workaholic na gestao

Resumo: A presente dissertação, sob enfoque crítico, tem o propósito de levantar e estabelecer as relações entre as exigências organizacionais ao gerente moderno e o fenômeno workaholic, identificando algumas implicações na vida do indivíduo. Tendo em vista a estreita ligação entre contexto e as teorias gerenciais este trabalho busca evidenciar tal ligação, fazendo um levantamento sócio-econômico e histórico, do século passado até os dias atuais e as exigências feitas ao gerente. Analisa as relações de influências mútuas entre contextos, teorias organizacionais, exigências aos gerentes e fenômeno workaholic. A partir da literatura existente, caracteriza-se o workaholism como: trabalhadores que gastam grande parte de seu tempo em atividades de trabalho, dando-lhe demasiada importância, abdicando de outros aspectos sociais; que persistente e freqüentemente pensam em trabalho, mesmo quando não estão no trabalho; trabalham além do que é razoavelmente esperado do cargo que ocupam ou para atender suas necessidades econômicas básicas; mesmo reconhecendo o excesso de trabalho, não conseguem controlar ou reduzir; perfeccionista, apresentando necessidade de estar no controle e domínio do ambiente; e respondem positivamente à competição. As suas exigências atuais do cargo comportam os seguintes elementos: a aceitação do risco; a complexidade; a flexibilidade; o curto prazo; ritmo acelerado; carga de trabalho; e a necessidade de ser vitorioso e exemplo para os demais trabalhadores. Esta relação foi investigada, utilizando-se uma série de entrevistas semi-estruturadas e abertas, observações livres e análises de documentos. O foco de estudo foi o gerente, aquele que ocupa cargo de comando, toma decisões e tem certo grau de responsabilidade acumulada, em configuração relativamente ampla do cenário nacional, porquanto a pesquisa de natureza descritivo-exploratória foi feita com oito gerentes de empresas de segmentos e ramos diferentes, espalhados pelo Brasil: um gerente em Feira de Santana (BA); um em Camaçari (BA); um em Salvador (BA); dois no Rio de Janeiro, capital; um na cidade de São Paulo e dois em Curitiba (PR), durante o período de novembro de 2002 a abril de 2003. Os resultados da pesquisa demonstram que o ambiente de trabalho dos gerentes é complexo, competitivo, dinâmico, instável, mutante, em constante processo de redução do número de trabalhadores e pressão para alcance de resultados, corroborando a fundamentação teórica. Foram identificados elementos característicos do workaholic nos comportamentos dos gerentes pesquisados; estes apresentam-se, de forma acentuada, com as exigências discutidas no trabalho. Com os resultados também é possível evidenciar que as exigências atuais ao gerente estabelecem relações com algumas características do workaholism: têm implicações na vida desses indivíduos nos níveis físico, psíquico e social; tal fato organizacional apresentase como tendência a se demudar em regra, merecendo, desta maneira, mais atenção e estudos futuro numa dimensão de fenômeno social

Tecnologias sustentáveis para a produção de energia a partir de estradas

Publicado em : "Reabilitar o Urbano : Congresso Luso Brasileiro para o Planejamento Urbano, Regional, Integrado e Sustentável - PLURIS 2012", ISBN 978-85-60762-08-8No actual panorama mundial, a procura da redução no consumo de energia associado a combustíveis fósseis tem motivado inúmeras respostas por parte da sociedade em todo o mundo. Por um lado, através do aproveitamento de energias renováveis, por outro, através do desenvolvimento de tecnologias inovadoras que permitem optimizar energia sem prejudicar o ambiente. Assim, o desafio atual, está em conseguir iniciar um processo de transição no sentido de um modelo energético mais sustentável, menos dependente de combustíveis fósseis, sem que isso tenha influência no desenvolvimento social e económico. Associado a este problema, mantém-se o contínuo crescimento da utilização de veículos automóveis, em particular nos países em desenvolvimento, com consequências prejudiciais para o ambiente. É neste contexto que foram desenvolvidas as tecnologias que são abordadas no presente artigo, que permitem a produção de energia a partir das estradas. O objectivo deste artigo é fazer uma síntese dos conhecimentos relativos às tecnologias produtoras de energia a partir das estradas, analisando cada uma das soluções existentes; por outro lado pretende-se estudar as tecnologias já aplicadas, por forma a perceber as suas potencialidades de utilização generalizada

Evaluation of the rheological behaviour of Warm Mix Asphalt (WMA) modified binders

Several processes and products are available to produce warm mix asphalt (WMA). The use of those may reduce the mixing and compaction temperatures in relation to hot mix asphalt (HMA), ensuring a good performance of the pavement. Lower plant mixing temperatures mean reduction in fuel consumption and lower emissions, what may contribute to diminish odours and health problems. A laboratory study on the properties of the modified binders (using two commercial WMA additives—Sasobit® and Cecabase®) was carried out through conventional (penetration, softening point), dynamic viscosity and rheology (DSR) tests, in order to establish the optimum additive content. Stripping of binder from the aggregates is a reported problem in WMA. Thus, the affinity of the modified binders was assessed without encountering significant problems. It was also observed that only Sasobit® alters the viscosity of the binder. A maximum temperature reduction of 15°C was achieved using 4% of Sasobit® with a softer binder

Avaliação do desempenho de misturas betuminosas temperadas

A diminuição do consumo de combustíveis e das emissões de gases com efeitos de estufa são um grande desafio da sociedade actual. No fabrico de misturas betuminosas desenvolveram-se recentemente diversas tecnologias para redução da temperatura de produção e aplicação em obra que promoveram a produção de misturas betuminosas temperadas (MBT). Inúmeros benefícios no uso das MBT têm potenciado o seu crescente desenvolvimento, destacando-se a redução das emissões no fabrico e a diminuição do combustível gasto nos queimadores. Na colocação em obra, as MBT garantem uma trabalhabilidade adequada à sua aplicação e compactação a menores temperaturas, reduzindo a produção de fumos, possibilitando o transporte a longas distâncias, alargando a época de pavimentação, e permitindo a sua aplicação a temperaturas atmosféricas inferiores. Neste trabalho compara-se o desempenho mecânico de uma mistura betuminosa (AC 14 Surf 50/70) produzida a temperaturas convencionais e a menores temperaturas (125 a 135 ºC), através da introdução de dois aditivos (Sasobit® e Cecabase®). Foram determinadas as propriedades dos ligantes base e modificados (penetração, anel e bola, viscosidade e reologia) para observação do comportamento, determinação das temperaturas de fabrico e aferição da percentagem de aditivo. A caracterização das misturas foi realizada inicialmente em laboratório (propriedades volumétricas, sensibilidade à água e resistência à deformação permanente), realizando-se em seguida um trecho experimental onde foram extraídos provetes para determinação das características anteriormente referidas, além do módulo de rigidez. Em comparação com a mistura convencional, conseguiu-se reduzir a temperatura das MBT cerca de 15 a 25 ºC mantendo idênticas propriedades volumétricas e mecânicas em laboratório, o que não se conseguiu no trecho devido a um problema de contaminação com o combustível usado no queimador

Determination of kinetic and stoichiometric parameters of pseudomonas putida F1 by chemostat and In situ pulse respirometry

The applicability of pulse respirometry, for the estimation of kinetic and stoichiometric parameters in pure cultures was evaluated by comparison with traditional chemostat method. Pseudomonas putida F1 was cultured in a continuous stirred tank reactor, using glucose as sole carbon source. The reactor was operated under steady-state with six dilution rates, ranging from 0.06 to 0.35 h-1. Substrate and biomass concentration were measured and used to estimate kinetic and stoichiometric parameters, according to the Monod model. An in situ respirometry method was also applied to the reactor, with the injection of pulses of glucose from 19 to 97 mg L-1. The respirograms obtained were used to estimate the kinetic and stoichiometric parameters according to ASM1 and ASM3 models. No significance difference was observed between parameters estimated by chemostat and respirometric methods. The glucose affinity constant was from 0.4 to 0.7 mg L-1, the maximum specific growth rate was from varying from 0.14 to 0.20 h-1, and the growth yield was from 0.41 to 0.67. These results confirm that in situ pulse respirometry is a suitable method for kinetic and stoichiometric parameters estimation.Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Mexico)We gratefully acknowledge the financial support to Catarina S. Oliveira through the grant SFRH/BD/32289/2006 from the Fundac¸ao para a Ciência e a Tecnologia (Portugal), and to Alberto Ordaz through the grant #208321 from the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Mexico)

Effect of the micromoulding process conditions on polymer flow behavior within a variable thickness microcavity

Fast time to market along with high level of automation and versatility made microinjection moulding, by far, a favorite technique for the mass production of microplastic components. In the microimpressions, very high shear rates develop, eventually leading to excessive shear heating and consequently to less predictable flow behaviour comparing to conventional injection moulding. In this study, the flow behaviour within a variable thickness microimpression is investigated by monitoring pertinent process parameters such as cavity temperature and pressure. A micromoulding insert with a variable thickness was designed, fabricated and instrumented with pressure and temperature sensors. Full factorial design of experiment (DOE) was carried out to optimize the filling of the microimpression. The study with acrylonitrile butadiene styrene (ABS) suggests that the mould temperature plays an important role in the microimpression filling regardless of its thickness. In addition, the microinjection moulding process was monitored in terms of the cavity pressure and temperature, enabling closer assessment of the polymer flow state in the microimpression.Fundação para a Ciência e Tecnologia, project PTDC/EME/TME/66227/2006 and PhD Individual Grant SFRH/BP/45585/2008

Development and Validation of a Social Capital Questionnaire for Adolescent Students (SCQ-AS)

Objectives: Social capital has been studied due to its contextual influence on health. However, no specific assessment tool has been developed and validated for the measurement of social capital among 12-year-old adolescent students. The aim of the present study was to develop and validate a quick, simple assessment tool to measure social capital among adolescent students. Methods: A questionnaire was developed based on a review of relevant literature. For such, searches were made of the Scientific Electronic Library Online, Latin American and Caribbean Health Sciences, The Cochrane Library, ISI Web of Knowledge, International Database for Medical Literature and PubMed Central bibliographical databases from September 2011 to January 2014 for papers addressing assessment tools for the evaluation of social capital. Focus groups were also formed by adolescent students as well as health, educational and social professionals. The final assessment tool was administered to a convenience sample from two public schools (79 students) and one private school (22 students), comprising a final sample of 101 students. Reliability and internal consistency were evaluated using the Kappa coefficient and Cronbach's alpha coefficient, respectively. Content validity was determined by expert consensus as well as exploratory and confirmatory factor analysis. Results: The final version of the questionnaire was made up of 12 items. The total scale demonstrated very good internal consistency (Cronbach's alpha: 0.71). Reproducibility was also very good, as the Kappa coefficient was higher than 0.72 for the majority of items (range: 0.63 to 0.97). Factor analysis grouped the 12 items into four subscales: School Social Cohesion, School Friendships, Neighborhood Social Cohesion and Trust (school and neighborhood). Conclusions: The present findings indicate the validity and reliability of the Social Capital Questionnaire for Adolescent Students

Effect of machining parameters on the mechanical properties of high dosage short –carbon- fiber reinforced composites

The machinability of polymer matrix composites with fibers strongly depends on the type of fiber and dosage in question, having a high influence on the selection of tools and cutting parameters. The cutting temperature depends of rotation and feed cutting tools and is significantly influencing on the quality of the machined surfaces and tool life. This paper presents the results of a current study concerning the effect of the rotation-cutting speed on the cutting temperature, roughness and tensile strength of short carbon fiber reinforced epoxy composites, potentially used in automotive and aeronautic industries. Composite plates were manufactured by compression molding, using short carbon fibers with length from 0.5 mm and 6 mm. The increasing of the rotation-cutting speed increases significantly the temperature generated in the tool and slightly increases surface roughness. Tensile strength and Young´s modulus are little sensitive to drilling speed. However, above 3000 rpm it was observed significant loss of stiffness, associated with the developed temperature in the machining process

Photoelastic analysis of conventional and locking system for treatment of mandibular angle fractures with a single plate

This photoelastic analysis evaluated stress distribution in different osteosynthesis systems, conventional and locking, used for treatment of mandibular angle fractures with a single plate. Angle fractures were simulated in mandibles made of photoelasti