Studies on electrostatic interactions of colloidal particles under two-dimensional confinement

We study the effective electrostatic interactions between a pair of charged colloidal particles without salt ions while the system is confined in two dimensions. In particular we use a simplified model to elucidate the effects of rotational fluctuations in counterion distribution. The results exhibit effective colloidal attractions under appropriate conditions. Meanwhile, long-range repulsions persist over most of our studied cases. The repulsive forces arise from the fact that in two dimensions the charged colloids cannot be perfectly screened by counterions, as the residual quadrupole moments contribute to the repulsions at longer range. And by applying multiple expansions we find that the attractive forces observed at short range are mainly contributed from electrostatic interactions among higher-order electric moments. We argue that the scenario for attractive interactions discussed in this work is applicable to systems of charged nanoparticles or colloidal solutions with macroions.Comment: 23 pages, 11 figures, 1 tabl

EFEITO DO 2,4-D NA INDUÇÃO DE CALOS EM Amburana cearensis(ALLEMÃO) A. C. SMITH.

Amburana cearenses (ALLEMÃO) A. C. SMITH., conhecida popularmente como “cumaru” ou “umburana-de-cheiro”, é uma planta arbórea da família das Leguminoseae (Fabaceae), e subfamília Papilionoideae amplamente distribuída no Nordeste brasileiro. Sua madeira é utilizada na movelaria, e a casca bem como as sementes são utilizadas para fins medicinais, devido a sua atividade antiinflamatória, analgésica, antiespasmódica e broncodilatadora (LORENZI, 1992; ALMEIDA et al., 2010).O sucesso das pesquisas químicas e farmacológicas de A. cearensis estimulou a produção de seus fitoterápicos em escala industrial. Porém, considerando que a maioria das plantas medicinais é explorada de maneira predatória e indiscriminada e que a indústria farmacêutica precisa de matéria prima homogênea e em larga escala, é necessária a utilização de sistemas de cultivo que possibilitem a obtenção de um grande número de plantas em tempo reduzido e permitam a conservação e exploração racional e sustentável das espécies.Neste contexto, as técnicas de cultura de tecidos possibilitam a produção de um grande número de plantas a partir de um único indivíduo, podendo ser utilizada para a conservação e propagação dessa espécie em escala comercial. A micropropagação tem se mostrado uma alternativa viável para a conservação e reprodução de espécies nativas com risco de extinção. Tal técnica consiste basicamente em cultivar em ambiente asséptico, com temperatura e iluminação controlada, qualquer parte da planta, em meio nutritivo adequado; e pode ser feita por dois processos distintos: organogênese e embriogênese (GRATTAPAGLIA; MACHADO, 1998).A organogênese é o processo de neoformação de parte aérea ou raiz a partir de tecidos da planta.Já a embriogênese somática consiste no desenvolvimento de embriões a partir de células somáticas embriologicamente competentes in vitro. Ambos os processos podem ocorrer pela via direta ou indireta, quando há a necessidade de desdiferenciação do explante, com a consequente formação de uma fase intermediária de calo antes do estabelecimento das células competentes (BERTOZZO; MACHADO, 2010; AHUJA, 1992). A embriogênese somática indireta é considerada uma das formas mais adequadas para a multiplicação in vitro, pois possibilita elevada taxa de multiplicação, sendo a indução de calos embriogênicos uma das etapas mais importantes deste processo de regeneração de brotos.Assim, o presente trabalho visa avaliar o efeito do 2,4-D na indução de calos em umburana-de-cheiro (Amburana cearensis)

INDUÇÃO DE CALOS EM DIFERENTES EXPLANTES DE Bauhinia monandra Kurz

A família Fabaceae possui grupos de vegetais que se destacam por possuir diversidades usos que as tornam importantes economicamente e ecologicamente. A Bauhinia monandra Kurz, conhecida popularmente como pata-de-vaca é uma planta exótica de porte arbóreo (RCPOL, 2016) e suas folhas são muito utilizadas no território brasileiro como fitoterápico no tratamento de diabetes (SANTOS et al., 2014). Possui propriedade hipoglicemiante comprovada (MENEZES, 2007).Nesse sentido, os processos biotecnológicos que envolvem o cultivo in vitro de tecidos vegetais são de grande importância para a indústria farmacêutica, pois possibilita o aumento rápido do número de plantas a partir de uma quantidade pequena de material vegetal (FERNANDES, 2008), uma vez que no habitat natural os metabólitos secundários produzidos pelas plantas são em pequena quantidade, sendo insuficiente para atender a demanda industrial, além disso, o cultivo in vitro possibilita o controle do ambiente físico e obtenção de mudas em espaço físico e temporal reduzidos.Dessa forma, a cultura de tecidos vegetais é um conjunto de técnicas utilizadas para propagar plantas dentro de recipientes fechados contendo meio de cultura adequado sob condições de assepsia, temperatura e iluminação controladas. Dentre estas técnicas tem-se a cultura de calos que vem sendo amplamente empregada na multiplicação in vitro de plantas e, sobretudo, de importância medicinal. Este método é capaz de promover a obtenção de microplantas por organogênese indireta, sendo que o mesmo passa, obrigatoriamente, pela fase de calo (GRATTAPAGLIA; MACHADO, 1998), o qual é uma massa de células desorganizadas e parcialmente indiferenciadas que variam quanto ao tipo, tamanho, conteúdo celular e espessura da parede (NARAYANASWAMY, 1977).Múltiplos fatores tanto internos quanto externos influenciam a obtenção de calos in vitro. Para Vietz; San-José (1996), as condições para que a indução de calo seja bem sucedida dependem muitas vezes do suprimento exógeno de reguladores vegetais. Assim, dentre as auxinas e citocininas mais utilizadas para esta finalidade destacam-se 2,4-D (ácido 2,4 diclorofenoxiacético) BAP (6- Benzilaminopurina) e KIN (Kinetina), uma vez que, a auxina 2,4-D é a mais requerida no processo de indução da embriogênese somática (CALDAS et al.,1998) e os reguladores vegetais BAP e KINtem sido fontes de citocininas mais utilizadas na calogênese (NAGORI; PUROHIT, 2004).Diversas espécies de plantas medicinais têm sido submetidas a experimentos de indução de calos utilizando reguladores vegetais, para os mais diversos fins, como podem ser observados nos trabalhos de Lameira et al. (1994), Becker (1997), Abreu (1998), Lameira (1997), Kajiki (1996), Cerqueira et al. (2002), Silva et al. (2003), Dar; Joshi (2005), Rodrigues; Almeida (2010). Em geral, concentrações semelhantes de auxina e citocinina no meio de cultivo geram a formação de calos, entretanto, o tipo de calo varia de acordo com o balanço hormonal utilizado para cada espécie e, sobretudo, com o tipo de explante utilizado

CINÉTICA DE CRESCIMENTO E ANÁLISE BIOQUÍMICA DE CALOS DE Amburana cearensis (ALLEMÃO) A. C. SMITH

Os metabólitos secundários são compostos conhecidos por desempenharem um papel importante na adaptação da planta ao seu ambiente, atuando na defesa contra patógenos e na proteção contra fatores ambientais como os raios ultravioletas (ALVES, 2001). Além disso, estes compostos representam uma fonte relevante de substâncias farmacologicamente ativas, sendo utilizados na fabricação de fitoterápicos.Diversas espécies de plantas com uso medicinal são encontradas na Caatinga, bioma cuja diversidade biológica abriga espécies caracterizadas pela multiplicidade de usos (CUNHA; FERREIRA, 2003). Um terço da riqueza desse bioma é representado pelas espécies da família Fabaceae (QUEIROZ, 2009). Dentre estas, destaca-se Amburana cearensis (Allemão) A. C. Sm. conhecida popularmente como umburana de cheiro, cumaru e amburana de cheiro; espécie muito utilizada pela população devido ao seu potencial medicinal e madeireiro (CARVALHO,1994).De acordo com os critérios da União Internacional para a Conservação da Natureza e dos Recursos Naturais, A. cearensis é uma espécie em perigo; sendo necessário o desenvolvimento de pesquisas que visem a elaboração de modelos de exploração racional e autossustentável para evitar consequências mais danosas (IUCN, 2014).Técnicas de cultura de tecidos vegetais possibilitam a produção de mudas uniformes e de alta qualidade, bem como de metabólitos de interesse medicinal (OKSMAN – CALDENTEY et al., 2004) sem a dependência da planta do campo, consistindo em uma vantagem tanto do ponto de vista ecológico quanto econômico.A formação de calos in vitro é uma estratégia para a produção de plantas e de metabólitos secundários. Calos são aglomerados celulares que podem ser formado em qualquer tecido vegetal in vitro em resposta a uma lesão no tecido ou induzido pelo uso de reguladores vegetais (TAIZ; ZEIGER, 2009).Diversos estudos com espécies medicinais têm buscado conhecer os fatores que induzem a formação de calos bem como suas características morfológicas e bioquímicas, tendo em vista avaliar o potencial de utilização dos calos para a micropropagação de plantas via organogênese indireta e para a produção de metabólitos com potencial fitoterápico.O estabelecimento da curva do crescimento dos calos permite a identficação do período adequado para a repicagem e utilização dos calos. O padrão típico de crescimento de calos é sigmoidal, geralmente, apresentando cinco fases distintas: lag, exponencial, linear, desaceleração e estacionária (SOARES, 2003).Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi caracterizar a cinética de crescimento e estabelecer o perfil bioquímico dos calos de A. cearensis

Weak Long-Ranged Casimir Attraction in Colloidal Crystals

We investigate the influence of geometric confinement on the free energy of an idealized model for charge-stabilized colloidal suspensions. The mean-field Poisson-Boltzmann formulation for this system predicts pure repulsion among macroionic colloidal spheres. Fluctuations in the simple ions' distribution provide a mechanism for the macroions to attract each other at large separations. Although this Casimir interaction is long-ranged, it is too weak to influence colloidal crystals' dynamics.Comment: 5 pages 2 figures ReVTe

Evolution and phylogeny of glass-sponge-associated zoantharians, with a description of two new genera and three new species

Hexactinellid sponges are important members of deep-sea benthic ecosystems because they provide available hard substrate habitats for filter-feeding invertebrates. However, symbioses between hexactinellid sponges and their symbionts are poorly known. Zoantharians associated with hexactinellid sponges have been reported widely from deep-sea marine ecosystems, either on the bodies or stalks of hexactinellid sponges. Despite these records, there has been a lack of research on their diversity and phylogenetic relationships. In this study, 20 specimens associated with amphidiscophoran and hexasterophoran sponges were collected from the waters of Australia and Japan in the Pacific, and from Curaçao in the southern Caribbean, and these were examined in addition to museum specimens. Based on molecular phylogenetic analyses and morphological observations, we formally describe two new genera and three new species of Zoantharia and report several previously described species. The results suggest at least two independent origins for the symbioses between hexactinellid sponges and zoantharians. Our results demonstrate that the diversity of hexactinellid sponge-associated zoantharians is much higher than has been previously thought. The new taxa described in this work further reconfirm that the deep-sea harbours high levels of undescribed zoantharian diversity.journal articl

Electrolytic depletion interactions

We consider the interactions between two uncharged planar macroscopic surfaces immersed in an electrolyte solution which are induced by interfacial selectivity. These forces are taken into account by introducing a depletion free-energy density functional, in addition to the usual mean-field Poisson-Boltzmann functional. The minimization of the total free-energy functional yields the density profiles of the microions and the electrostatic potential. The disjoining pressure is obtained by differentiation of the total free energy with respect to the separation of the surfaces, holding the range and strength of the depletion forces constant. We find that the induced interaction between the two surfaces is always repulsive for sufficiently large separations, and becomes attractive at shorter separations. The nature of the induced interactions changes from attractive to repulsive at a distance corresponding to the range of the depletion forces.Comment: 17 pages, 4 Postscript figures, submitted to Physical Review

Buckling Instabilities of a Confined Colloid Crystal Layer

A model predicting the structure of repulsive, spherically symmetric, monodisperse particles confined between two walls is presented. We study the buckling transition of a single flat layer as the double layer state develops. Experimental realizations of this model are suspensions of stabilized colloidal particles squeezed between glass plates. By expanding the thermodynamic potential about a flat state of $N$ confined colloidal particles, we derive a free energy as a functional of in-plane and out-of-plane displacements. The wavevectors of these first buckling instabilities correspond to three different ordered structures. Landau theory predicts that the symmetry of these phases allows for second order phase transitions. This possibility exists even in the presence of gravity or plate asymmetry. These transitions lead to critical behavior and phases with the symmetry of the three-state and four-state Potts models, the X-Y model with 6-fold anisotropy, and the Heisenberg model with cubic interactions. Experimental detection of these structures is discussed.Comment: 24 pages, 8 figures on request. EF508

Thermohydrodynamics in Quantum Hall Systems

A theory of thermohydrodynamics in two-dimensional electron systems in quantizing magnetic fields is developed including a nonlinear transport regime. Spatio-temporal variations of the electron temperature and the chemical potential in the local equilibrium are described by the equations of conservation with the number and thermal-energy flux densities. A model of these flux densities due to hopping and drift processes is introduced for a random potential varying slowly compared to both the magnetic length and the phase coherence length. The flux measured in the standard transport experiment is derived and is used to define a transport component of the flux density. The equations of conservation can be written in terms of the transport component only. As an illustration, the theory is applied to the Ettingshausen effect, in which a one-dimensional spatial variation of the electron temperature is produced perpendicular to the current.Comment: 10 pages, 1 figur

Phase behaviour of a model of colloidal particles with a fluctuating internal state

Colloidal particles are not simple rigid particles, in general an isolated particle is a system with many degrees of freedom in its own right, e.g., the counterions around a charged colloidal particle.The behaviour of model colloidal particles, with a simple phenomenological model to account for these degrees of freedom, is studied. It is found that the interaction between the particles is not pairwise additive. It is even possible that the interaction between a triplet of particles is attractive while the pair interaction is repulsive. When this is so the liquid phase is either stable only in a small region of the phase diagram or absent altogether.Comment: 12 pages including 4 figure