Femtosecond-laser direct writing for spatially localized synthesis of PPV

Poly(p-phenylenevinylene), or PPV, is a polymer of great technological relevance due to its electroluminescence properties, which have been exploited in organic light emitting diodes, flexible displays and other optoelectronic devices. Although PPV is a material of foremost importance for many applications, its synthesis on the nano/microscale cannot be achieved through the standard method that uses heating of a precursor polymer. This paper shows how direct laser writing with femtosecond pulses can be employed for the synthesis of PPV in pre-determined regions, allowing a novel approach towards the precise fabrication of complex polymeric microcircuits. The physical-chemical phenomena involved in the conversion of the precursor into PPV are shown to be related to a two-photon induced thermal process, which is confined to the focal volume, resulting in the controlled synthesis of PPV

Incidence of tuberculosis infection in spondyloarthritis patients treated with biological and conventional diseasemodifying anti-rheumatic drugs in an endemic area

Introduction: Registries of spondyloarthritis (SpA) patients’ follow-up provided evidence that tumor necrosis factor inhibitors (TNFi) increase the incidence of active tuberculosis infection (TB). However, most of these registries are from low burden TB areas. Few studies evaluated the safety of biologic agents in TB endemic areas. This study compares the TB incidence rate (TB IR) in anti-TNF-naïve and anti-TNFexperienced subjects with SpA in a high TB incidence setting. Methods: In this retrospective cohort study, medical records from patients attending a SpA clinic during 13 years (2004 to 2016) in a university hospital were reviewed. The TB IR was calculated and expressed as number of events per 105 patients/year; the incidence rate ratio (IRR) associated with the use of TNFi was calculated. Results: A total of 277 patients, 173 anti-TNF-naïve and 104 anti-TNF-experienced subjects, were evaluated; 35.7% (N = 35) of patients who were prescribed an antiTNF drug were diagnosed with latent tuberculosis infection (LTBI). Total follow-up time (person-years) was 1667.8 for anti-TNF-naïve and 394.9 for anti-TNF-experienced patients. TB IR (95% CI) was 299.8 (37.4-562.2) for anti-TNF naïve and 1012.9 (25.3-2000.5) for anti-TNF experienced subjects. The IRR associated with the use of TNFi was 10.4 (2.3- 47.9). Conclusions: In this high TB incidence setting, SpA patients exposed to anti-TNF therapy had a higher incidence of TB compared to anti-TNF-naïve subjects, although the TB incidence in the control group was significant

Não linearidades ópticas em microestruturas produzidas por pulsos ultracurtos

Direct laser writing (DLW) techniques with ultrashort laser pulses have been extensively used for materials processing. The nonlinear nature of the interaction between ultrashort pulses and matter confers high spatial localization to these techniques and allows the fabrication of compact devices in a single step with resolution in the micro/nanoscale. In this context, we can highlight the fabrication of microstructures in transparent materials, like polymers and glasses, since they allow for the realization of three-dimensional devices. For instance, high-quality direct laser-written waveguide circuits have been fabricated and applied to different fields, such as telecommunications, quantum optics, sensors, etc. As photonic circuits often guide high light intensity, the characterization of the nonlinear optical properties of these structures becomes essential to direct their technological application. In this work, we realized the third-order nonlinear optical characterization of fs-laser written waveguides, which were fabricated in special glasses: Corning® Gorilla® and Eagle XG® Glass. The nonlinear characterization was performed through the Dispersive-scan (D-scan) technique, the temporal analog of Z-scan that can be applied to waveguides. The results obtained for the Gorilla® Glass waveguides indicate that the fs-laser writing process is responsible for reducing the magnitude of the nonlinear refractive index, when compared to the bulk material. This effect depends on the writing parameters, and the reduction is stronger when higher energy pulses are employed. Raman spectroscopy measurements revealed that this reduction could be related to the generation of non-bridging oxygen hole centers (NBOHCs) upon fs-laser irradiation. The characterization of Eagle XG® Glass waveguides, fabricated in different writing regimes (repetitive and cumulative), confirms the reduction of the nonlinear refractive index in the repetitive regime. However, it also revealed that little to no modification occurs when the cumulative regime is used, meaning that heat accumulation can be responsible for erasing NBOHCs and restoring the optical nonlinearities. Our results bring new light to what is currently known about the light-matter interaction when ultrashort pulses are involved. Furthermore, they can help tailor the application of fs-laser written glass waveguides, according to the desire for high or low optical nonlinearities.Técnicas de escrita direta a laser (DLW) com pulsos ultracurtos têm sido extensivamente usadas no processamento de materiais. A natureza não linear da interação entre pulsos ultracurtos e matéria confere alto resolução espacial a essas técnicas e permite a fabricação de dispositivos compactos num único passo e com resolução em escala micro/nanométrica. Nesse contexto, podemos destacar a fabricação de microestruturas em materiais transparentes, como polímeros e vidros, pois ela permite a realização de dispositivos tridimensionais. Circuitos fotônicos contendo guias de onda de alta qualidade e produzidas por escrita direta a laser têm sido fabricados e aplicados em diferentes campos, como telecomunicações, óptica quântica, sensores, etc. Como circuitos fotônicos frequentemente guiam altas intensidades luminosas, a caracterização das propriedades ópticas não lineares destas estruturas se torna essencial para a sua aplicação tecnológica. Nesse trabalho, realizamos a caracterização das propriedades não lineares de terceira ordem de guias de onda produzidas por escrita direta a laser com pulsos de femtossegundos em vidros especiais: Corning® Gorilla® e Eagle XG® Glass. A caracterização não linear foi realizada através da técnica de Varredura da Dispersão (D-scan), a análoga temporal da técnica de Z-scan que pode ser aplicada a guias de onda. Os resultados obtidos para as guias produzidas em Gorilla® Glass indicaram que o processo de escrita a laser foi responsável por reduzir a magnitude do índice de refração não linear quando comparado com o material bulk. Esse efeito depende dos parâmetros de escrita e a redução é maior quando pulsos de mais alta energia são empregados. Medidas de Espectroscopia Raman revelaram que essa redução pode estar associada à geração de centros com deficiência de átomos de oxigênio não ligante (non-bridging oxygen hole centers – NBOHCs) ao se irradiar o vidro com pulsos de femtossegundos. Os resultados obtidos para as guias em Eagle XG® Glass, fabricadas em diferentes regimes (repetitivo e cumulativo), confirmaram a redução do índice de refração não linear no regime repetitivo. No entanto, eles também revelaram que quase nenhuma modificação ocorre quando o regime cumulativo é empregado, o que indica que o acúmulo de calor pode corrigir os defeitos NBOHCs e restaurar as propriedades não lineares do material. Nossos resultados trazem nova luz para o que se sabe atualmente sobre a interação de pulsos ultracurtos com a matéria. Além disso, eles podem dirigir a aplicação das guias produzidas em vidros por escrita direta a laser com pulsos de femtossegundos, de acordo com o desejo por altas ou baixas não linearidades ópticas

Optical connection of polymeric microstructures by nanofibers

O desenvolvimento da fotônica integrada vem recebendo muita atenção nos últimos anos. Sua alta funcionalidade e velocidade de transmissão de sinais possibilitam a aplicação em diversas áreas, que vão desde comunicações até biologia. O uso de polímeros em circuitos fotônicos integrados tem se mostrado interessante, pois compostos orgânicos podem ser facilmente incorporados a matrizes poliméricas. Isso faz com que as propriedades físicas do polímero possam ser modificadas de acordo com os materiais incorporados. Além disso, a técnica da fotopolimerização por absorção de dois fótons torna possível a produção de microestruturas poliméricas tridimensionais com alta resolução. A incorporação dessas microestruturas a circuitos fotônicos pode trazer um novo ramo de funcionalidades devido à facilidade de modificação das propriedades dos polímeros. Além disso, a tridimensionalidade das estruturas permite a realização de conexões ópticas em três dimensões, o que colabora para o aumento da compacticidade dos dispositivos fotônicos. No entanto, para que estas microestruturas possam ser efetivamente incorporadas aos circuitos fotônicos é necessário desenvolver formas de conectá-las a fontes externas de excitação, bem como a instrumentos de análise de sinais. Os tapers de fibras ópticas, também conhecidos como microfibras ou nanofibras, são bons candidatos para realizar essa tarefa devido a suas dimensões reduzidas, as quais são compatíveis com o tamanho das microestruturas. Neste trabalho desenvolvemos métodos para realizar a conexão óptica entre microestruturas poliméricas e tapers de fibras ópticas. As microestruturas foram produzidas através da técnica de fotopolimerização por absorção de dois fótons e corantes orgânicos foram incorporados à matriz polimérica para conferir propriedades fluorescentes às estruturas. Os tapers foram produzidos a partir de fibras ópticas convencionais por uma técnica de aquecimento e estiramento. Para realizar a conexão óptica, dois métodos foram desenvolvidos. No primeiro deles as microestruturas foram excitadas através de uma lente objetiva e sua emisão foi coletada por um taper. No segundo método, tanto a excitação quanto a coleta foram realizadas por tapers de fibras ópticas. Em ambos os casos as fibras foram posicionadas através de micromanipuladores. Os resultados obtidos indicam que os tapers são ferramentas adequadas para realizar tanto a excitação quando a coleta da emissão de microestruturas, pois permitem excitação individual e coleta localizada. Produzimos microestruturas com múltiplas dopagens e pudemos concluir que a excitação localizada de diferentes partes da estrutura, bem como a correta escolha do comprimento de onda de excitação, são mecanismos que levam a alterações no espectro de emissão, o que torna estas estruturas candidatas a fontes de luz sintonizáveis que podem ser incorporadas a dispositivos on-chip. Por fim, desenvolvemos um método de produção de microestruturas conectadas a tapers. Este trabalho abre caminho para a incorporação de microestruturas poliméricas a circuitos fotônicos e demonstra que tapers de fibras ópticas são ferramentas eficientes para a realização de microconexões ópticas.The development of integrated photonics has received a great deal of attention in the last few years. Its high functionality and signal transmission speed allow applications in several fields, from telecommunications to biology. The use of polymeric platforms in integrated photonic circuits is interesting because organic compounds can be easily incorporated to polymeric matrixes, which makes it easy to change the physical properties of the polymer according to the embed materials. Furthermore, the two-photon polymerization technique allows the production of three-dimensional polymeric microstructures with high resolution. The incorporation of these microstructures to photonic circuits paves the way for a new field of funcionalities due to the ease of modification of the polymers properties. Besides that, the structures three-dimensionality allows the performance of optical connections in three dimensions, which can improve the compacticity of the photonic devices. However, for the effective incorporation of these microstructures to photonic circuits, it is necessary to develop ways to connect them to external excitation sources, as well as analysis instruments. Optical fiber tapers, also known as microfibers or nanofibers, are good candidates for this task due to their reduced dimensions that are compatible with the size of the microstructures. In this work we developed methods for the performance of optical connections of polymeric microstructures through fiber tapers. The microstrutures were produced through the two-photon polymerization technique and organic dyes were incorporated to the polymeric matrix in order to introduce fluorescent properties. The fiber tapers were produced from conventional optical fibers through a heat-and-draw approach. To perform the optical connections, two methods were developed. In the first one, the microestructures were excited through a microscope objective and emission collection was performed by a fiber taper. In the second approach, excitation and collection were performed by fiber tapers. In both methods, the tapers were set up by micromanipulators. The obtained results indicate that tapers are a suitable tool to perform optical excitation and emission collection in microstructures, as they allow individual excitation and localized collection. Multiple doped microstructures were produced and we could imply that the localized excitation of different parts of the structures, as well as the correct choice of the excitation wavelength, are tools that lead to changes in the emission spectrum, which makes these structures candidates to tunable light sources that can be incorporated to on-chip devices. At last, we developed a method for the production of microstructures connected to fiber tapers. This work paves the way for the incorporation of polymeric microstructures to photonics circuits and demonstrates that fiber tapers are efficient tools to perform optical microconnections

Incidence of tuberculosis infection in spondyloarthritis patients treated with biological and conventional diseasemodifying anti-rheumatic drugs in an endemic area

Introduction: Registries of spondyloarthritis (SpA) patients’ follow-up provided evidence that tumor necrosis factor inhibitors (TNFi) increase the incidence of active tuberculosis infection (TB). However, most of these registries are from low burden TB areas. Few studies evaluated the safety of biologic agents in TB endemic areas. This study compares the TB incidence rate (TB IR) in anti-TNF-naïve and anti-TNFexperienced subjects with SpA in a high TB incidence setting. Methods: In this retrospective cohort study, medical records from patients attending a SpA clinic during 13 years (2004 to 2016) in a university hospital were reviewed. The TB IR was calculated and expressed as number of events per 105 patients/year; the incidence rate ratio (IRR) associated with the use of TNFi was calculated. Results: A total of 277 patients, 173 anti-TNF-naïve and 104 anti-TNF-experienced subjects, were evaluated; 35.7% (N = 35) of patients who were prescribed an antiTNF drug were diagnosed with latent tuberculosis infection (LTBI). Total follow-up time (person-years) was 1667.8 for anti-TNF-naïve and 394.9 for anti-TNF-experienced patients. TB IR (95% CI) was 299.8 (37.4-562.2) for anti-TNF naïve and 1012.9 (25.3-2000.5) for anti-TNF experienced subjects. The IRR associated with the use of TNFi was 10.4 (2.3- 47.9). Conclusions: In this high TB incidence setting, SpA patients exposed to anti-TNF therapy had a higher incidence of TB compared to anti-TNF-naïve subjects, although the TB incidence in the control group was significant

Incidence of tuberculosis infection in spondyloarthritis patients treated with biological and conventional disease-modifying anti-rheumatic drugs in an endemic area

Antecedentes : Os registros de acompanhamento de pacientes com espondiloartrite (SpA) forneceram evidências de que os inibidores do fator de necrose tumoral (TNFi) aumentam a incidência de infecção tuberculosa ativa (TB). No entanto, a maioria desses registros é de áreas de baixo peso da TB. Poucos estudos avaliaram a segurança de agentes biológicos em áreas endêmicas da tuberculose. Este trabalho compara a taxa de incidência de TB (TB IR) em indivíduos com experiência em anti-TNF e anti-TNF com SpA em um cenário de alta incidência de TB. Métodos : neste estudo de coorte retrospectivo, foram revisados os prontuários médicos de pacientes atendidos na Clínica SpA durante 13 anos (2004 a 2016) em um hospital universitário. O IR da TB foi calculado e expresso como número de eventos por 10 5 pacientes / ano;foi calculada a razão da taxa de incidência (TIR) associada ao uso de TNFi. Resultados : Foram avaliados 277 pacientes, 173 indivíduos com anti-TNF e 104 com experiência em anti-TNF; 35,7% (N = 35) dos pacientes que receberam um medicamento anti-TNF foram diagnosticados com infecção tuberculosa latente (ILTB). O tempo total de acompanhamento (pessoa / ano) foi 1667,8 e 394,9, respectivamente. O IR da TB (IC 95%) foi de 299,8 (37,4- 562,2) para os anti-TNF e 1012,9 (25,3- 2000,5) para os anti-TNF. A TIR associada ao uso de TNFi foi de 10,4 (2,3- 47,9). Conclusões : nesse cenário de alta incidência de TB, os pacientes com SpA expostos à terapia anti-TNF apresentaram uma incidência maior de TB em comparação aos indivíduos que não receberam anti-TNF, embora a incidência de TB no grupo controle tenha sido significativa