Enzymes Immobilized In Langmuir-Blodgett films: Why determining the surface properties in Langmuir monolayer is important?

In this review we discuss about the immobilization of enzymes in Langmuir-Blodgett films in order to determine the catalytic properties of these biomacromolecules when adsorbed on solid supports. Usually, the conformation of enzymes depends on the environmental conditions imposed to them, including the chemical composition of the matrix, and the morphology and thickness of the film. In this review, we show an outline of manuscripts that report the immobilization of enzymes as LB films since the 1980's, and also some examples of how the surface properties of the floating monolayer prepared previously to the transfer to the solid support are important to determine the efficiency of the resulting device.Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo (FAPESP)Univ Fed Sao Paulo, Inst Environm Chem & Pharmaceut Sci, Rua Sao Nicolau 210, BR-09913030 Diadema, SP, BrazilUniv Fed Sao Paulo, Inst Environm Chem & Pharmaceut Sci, Rua Sao Nicolau 210, BR-09913030 Diadema, SP, BrazilFAPESP: 2015/10851-0Web of Scienc

Enzymes immobilized in Langmuir-Blodgett films: Why determining the surface properties in Langmuir monolayer is important?

ABSTRACT In this review we discuss about the immobilization of enzymes in Langmuir-Blodgett films in order to determine the catalytic properties of these biomacromolecules when adsorbed on solid supports. Usually, the conformation of enzymes depends on the environmental conditions imposed to them, including the chemical composition of the matrix, and the morphology and thickness of the film. In this review, we show an outline of manuscripts that report the immobilization of enzymes as LB films since the 1980’s, and also some examples of how the surface properties of the floating monolayer prepared previously to the transfer to the solid support are important to determine the efficiency of the resulting device

Effect of lysozyme subphase and insertion on several lipid films

The influence of proteins on lipid monolayers is a subject of biological interest. In this work the influence of lysozyme on lipid films of stearic acid, oleic acid, cholesterol, DPPC and POPC has been studied. The Langmuir monolayer technique, using surface pressure-area isotherms and elastic modulus plots, as well as protein insertion experiments in lipid monolayers, have been used. Results indicate that lysozyme affects the lipid monolayer formation, the elastic modulus and, sometimes, the physical state of the monolayer. This influence is more important till moderate surface pressures. At high surface pressures and near the physiological value of lateral pressure of 33 mN/m, there is expulsion of lysozyme out of the monolayer. This expulsion is more important for stearic acid, DPPC and POPC. The lower value of maximum insertion pressure is for stearic acid and the higher one is for oleic acid. The relation between the initial and the increased surface pressure in insertion experiments has been analysedPeer ReviewedPostprint (published version

Fabricación y aplicaciones de películas delgadas de materiales metal-orgánicos

Los recubrimientos delgados gozan actualmente de una gran importancia ya que permiten salvar las deficiencias de un dispositivo o bien dotarlo de nuevas propiedades físicas o químicas. Las posibilidades de aplicación son inmensas teniendo en cuenta que es posible generar diferentes estructuras delgadas (continuas o estructuradas de diferentes modos –aisladas, confinadas...–) y emplear distintos materiales (materiales porosos, materiales ópticamente activos, biomateriales....). De entre ellos, los materiales metal-orgánicos porosos destacan por presentar elevadas porosidades junto con una alta robustez y una gran versatilidad química, que les confieren multitud de aplicaciones (sensores, catálisis, procesos de separación, etc.). El principal objetivo científico de esta Tesis Doctoral ha sido la preparación de películas delgadas de distintos materiales porosos metal-orgánicos tipo MOF y MOP mediante la técnica LB, y el análisis de sus aplicaciones. La memoria consta de 12 capítulos, estructurados en tres grandes bloques: estudio de redes metal-orgánicas, estudio de poliedros metal-orgánicos y preparación de sensores químicos capacitivos basados en películas LB.• Bloque I: Películas delgadas de redes metal-orgánicas (MOF)Se ha estudiado la preparación de películas LB de dos MOF diferentes de Al(III) y Zr(IV) y se han caracterizado diferentes propiedades, como adsorción de gases y vapores y recubrimientos hidrófobos.En el caso del MOF de Zr, UiO-66-COOH(Zr), que incorpora grupos –COOH libres en la red, se ha trabajado con partículas submicrónicas esféricas de 200 nm y fue necesario añadir un surfactante tipo ácido fosfónico (ODP, ácido octadecilfosfónico) para mejorar la estabilidad y homogeneidad de las películas. Mediante esta estrategia, se logran formar recubrimientos continuos con una distribución homogénea discreta de las partículas de MOF embebidas en una película continua de ODP, que también recubre las partículas de MOF. Este ordenamiento permite la preparación de depósitos delgados transparentes e hidrófobos, con ángulos de contacto cercanos a los 120°, siendo los recubrimientos hidrófobos de MOF más delgados reportados hasta la fecha.El MOF de Al, MIL-96(Al), destaca por su elevada capacidad de adsorción de CO2 en presencia de humedad y una gran estabilidad térmica e hidrolítica. Se han empleado nanopartículas esféricas de 100 y 200 nm y, en ambos casos, es posible formar películas densas y compactas en la interfase aire-agua. Las partículas retienen parte del disolvente de las suspensiones en su estructura porosa, el cual participa en un proceso de intercambio-disolución sobre la superficie acuosa durante la formación de la película, como se demuestra a partir de la caracterización in situ mediante radiación de sincrotrón. Finalmente, las monocapas pueden ser transferidas sobre una gran variedad de soportes (fibras, vidrio, mica, microbalanza de cristal de cuarzo, Si...), manteniendo la cristalinidad y homogeneidad de las películas sobre la superficie del agua, y se demuestra que es posible su empleo para la caracterización de procesos de adsorción/desorción de gases y vapores y como sensores químicos.• Bloque II: Películas delgadas de poliedros metal-orgánicos (MOP)Se han preparado depósitos LB de dos MOP de Rh basados en el cuboctaedro [Rh2(m-bdc)2]12, al que se han incorporado cadenas alquílicas de 12 átomos de C (–C12) en su periferia a través de química covalente en los ligandos –bdc (C12-RhMOP) o mediante química de coordinación en las unidades Rh(II)–Rh(II) (HRhMOP-(diz)12). Estos compuestos de Rh destacan por su gran estabilidad térmica e hidrolítica y la incorporación de las unidades –C12 posibilita su disolución en diferentes disolventes orgánicos.Ambos poliedros forman películas densas y compactas en la interfase aire-agua, que pueden ser transferidas secuencialmente sobre soportes de diferente naturaleza conduciendo a depósitos con una gran homogeneidad y que cubren toda la superficie. Las monocapas presentan una baja rugosidad y un espesor aproximado de 2,5 nm que indica una interdigitación lateral entre diferentes moléculas a través de las cadenas alquílicas –C12.Estos depósitos preparados sobre membranas del polímero ultrapermeable PTMSP pueden ser empleados como capa selectiva en procesos de separación de mezclas CO2/N2, conduciendo a un aumento en la selectividad a CO2. Por otra parte, los resultados muestran que las películas LB de MOP también pueden ser empleadas como recubrimientos y capa activa en sensores químicos. Finalmente, estudios preliminares han mostrado que es posible descoordinar parte de las unidades –C12 en los depósitos LB de HRhMOP-(diz)12 mediante la exposición a vapores ácidos durante cortos períodos de tiempo.• Bloque III: Sensores químicos basados en películas LBEl empleo de películas LB de materiales porosos como capa activa en sensores químicos permite emplear la mínima cantidad necesaria del material y mejorar las propiedades de difusión en los depósitos, lo cual puede traducirse en un mejor rendimiento de los sensores.En este Bloque se describe la preparación de películas LB del MOF MIL-96(Al) sobre sensores capacitivos de estado sólido y sensores textiles basados en electrodos interdigitados para la detección de diferentes vapores orgánicos y gases. Estos dispositivos muestran altas selectividades a MeOH y H2O, con tiempos de respuesta y recuperación de entre 10-15 minutos y pueden ser regenerados mediante una corriente de gas inerte, sin necesidad de calentamiento. Además, la selectividad a humedad puede ser mejorada con la deposición, mediante CVD, de una capa delgada del polímero Parylene C directamente sobre la película LB de MOF. Por otra parte, los sensores textiles preparados a partir de fibras conductoras de Vectran®, incorporadas sobre tejidos de lino y algodón, presentan sensibilidades a humedad superiores a los dispositivos de estado sólido, debido a la participación del tejido en el mecanismo de sensado, que ayuda a preconcentrar las moléculas de H2O. Estos sensores capacitivos muestran sensibilidades y rangos de respuesta lineal superiores a los de los dispositivos gravimétricos análogos basados en microbalanza de cristal de cuarzo. Todo ello prueba la aplicabilidad de la técnica LB en la preparación de sensores químicos económicos y reutilizables.<br /

Doença crónica: intervenção do médico de família para limitar as repercussões na pessoa e na família

RESUMO: Perante a doença crónica de um dos seus elementos, a família enfrenta dificuldades e é pressionada a mobilizar mecanismos que não pertencem ao seu repertório habitual. Durante o processo de adaptação a esta situação, as reações da pessoa doente e dos outros elementos da sua família influenciam-se mutuamente, num processo que pode tornar-se em si próprio um problema, induzindo novos riscos para os familiares e para a própria pessoa doente. Assim, a família não deve ser excluída do processo de prestação de cuidados. A presente dissertação foca-se no impacte da doença crónica na pessoa doente e na sua família, analisa fatores de contexto que o influenciam e identifica tipologias de intervenções médicas promotoras de respostas adaptativas à doença. Estruturada em sete partes, na primeira parte desta dissertação demonstra-se a importância das doenças crónicas, focando o seu peso no padrão de morbilidade vigente e o seu impacte nos custos com a saúde, diretos e indiretos, na organização dos cuidados de saúde, na família e na pessoa doente, sendo neste dois últimos níveis de impacte que se centra a presente dissertação. Na segunda parte, fazemos uma revisão sobre as definições em questão nesta dissertação e as teorias que a enquadram, designadamente a teoria geral dos sistemas e o modelo bioecológico de desenvolvimento de Bronfenbrenner. Na terceira parte, justificam-se a opções metodológicas desta dissertação. Inserida no paradigma interpretativo, é grounded e utiliza dados qualitativos e quantitativos, numa triangulação de métodos e de análise. Para apoiar a fundamentação das opções feitas, descrevemos o diálogo entre paradigmas alternativos, incluindo a definição dos respetivos conceitos e normativos. Dado a retórica não se circunscrever à investigação quantitativa versus investigação qualitativa, mas também acontecer entre as diversas correntes desta última, passamos em revisão os seus distintos momentos históricos, uma vez que perduram e coexistem nas investigações atuais, bem como os seus critérios de cientificidade, envoltos em diversas polémicas que se arrastam no tempo, com uso de multiplicidade terminológica para conceitos afins, a que procurámos dar clareza, identificando os termos com conceitos subjacentes equivalentes e sistematizando-os. No tipo de investigação desta dissertação, a complexidade é aumentada pela inclusão do contexto, pelo que este é estudado em dois estudos empíricos que consituem a sua quarta parte e que caraterizam: a freguesia Santo Condestável, constituída por três bairros heterogéneos, com uma população envelhecida, sobretudo no bairro Campo de Ourique, onde predominam as famílias unitárias, potenciando fenómenos de isolamento; a morbilidade na prática clínica da Unidade de Saúde Familiar Santo Condestável, verificando-se que a população inscrita na unidade de saúde aproxima-se da população da comunidade de influência e que os problemas de saúde codificados mais frequentes entre as pessoas inscritas não são, necessariamente, os que mais vezes são objeto de intervenção médica nas consultas. A quinta parte é constituída pelo estudo nuclear da dissertação, “Doença Crónica: Intervenção do Médico de Família para Limitar as suas Repercussões na Pessoa e na Família”, que pretende investigar como os processos sociais, psicológicos e biológicos interagem para produzir repercussões diferenciadas da doença crónica na pessoa doente e nos seus familiares, resultando em trajetórias distintas de doença; e dar visibilidade às intervenções médicas de promoção de uma adaptação salutar à doença crónica. O estudo foi orientado para a descoberta, pelo que não colocámos hipóteses prévias e não definimos, à partida, as questões que delimitam os seus âmbito e foco, por estas serem suscetíveis de reformulação com a evolução do estudo, resultante do aprofundamento da familiarização e da reflexão sobre os fenómenos em análise. O estudo identificou 19 repercussões possíveis da doença crónica e 26 fatores condicionantes da adaptação à doença crónica modificáveis por intervenções médicas, tendo estas sido sistematizadas em 15 tipologias. Analisou, ainda, os processos pelos quais as variáveis demográficas, assim como o tempo histórico, podem modular a expressividade dos fatores condicionantes da adaptação à doença crónica identificados, entrelaçando-se com eles. O estudo evidenciou que, para não adoecer também funcional e psicologicamente, a pessoa doente e sua família devem evitar entregar-se à doença, dando apenas o que a doença precisa, e ter flexibilidade para promover as mudanças adequadas às exigências da nova situação e da fase do ciclo de vida em que se encontra. Mostrou, ainda, que a adaptação da família à doença crónica depende do tipo e fase da doença, das caraterísticas do seu tratamento, bem como de vários outros fatores intrínsecos e extrínsecos da pessoa doente e da família, podendo assumir padrões disfuncionais. As intervenções médicas nos estudos de caso que integram o estudo nuclear remetem para a importância do médico de família detetar problemas e favorecer a adaptação funcional ao longo do tempo, produzindo mudança, não só do ponto de vista orgânico, mas também pessoal e relacional. Na sexta parte, discutem-se os resultados da dissertação nas suas implicações para a prática médica e ensino da Medicina. Apresentam-se, ainda, algumas hipóteses de trabalhos futuros sobre o tema. Por último, a sétima parte é constituída por um glossário de conceitos utilizados no texto da dissertação, mas que, por não serem centrais no foco do estudo, não foram definidos e discutidos na sua segunda parte.ABSTRACT: Given the chronic illness of one of its elements, the family has struggled and is pressed to mobilize mechanisms that do not belong to their usual repertoire. During the process of adapting to this situation, the reactions of the sick person and other members of his family influence each other, a process that can become in itself a problem, leading to new risks for the family and for the ill person. Thus, the family should not be excluded from the process of care. This dissertation focuses on the impact of chronic disease in the sick person and his family, it analyzes the context of factors that influence and identifies types of Medical interventions that promote adaptive responses to disease. Structured into seven parts, the first part of this dissertation demonstrates the importance of chronic diseases, focusing its weight in the pattern of current morbidity and its impact on health care costs, direct and indirect, in the organization of health care, and in the family and the sick person, the latter two levels of impact which focuses this thesis. In the second part, we review the definitions in question in this dissertation and the theories that fall, including the general systems theory and the Bronfenbrenner´s bioecological model of development. In the third part, we justified the methodological options of this dissertation. Inserted in the interpretive paradigm is grounded and uses qualitative and quantitative data, a triangulation of methods and analysis. To support the rationale for choices made, described the dialogue between alternative paradigms, including the definition of the respective concepts and standards. Given the rhetoric not be limited to quantitative research versus qualitative Research, but also occur between the different currents of the latter, passed in review their distinct historical moments, since persist and coexist on current investigations, as well as their scientific criteria, involved in several controversies that drag on time, with the use of terminology related to multiple concepts, that we want to clearly identify the terms of equivalent underlying concepts and outline them. In the type of research of this dissertation, the complexity is increased by the inclusion of context, so this is studied in two empirical studies that constitute its fourth part and featuring: Santo Condestável parish, consisting of three heterogeneous neighborhoods with aging population, especially in the Campo de Ourique neighborhood, dominated by unit families, enhancing isolation phenomena; morbidity in the clinical practice of Family Health Unit Santo Condestável, verifying that the population enrolled in the health unit approaches the community of influence and health problems population coded more frequent among those enrolled are not, necessarily, who more often are subject of medical intervention in consultations. The fifth part is constituted by the nuclear study of the dissertation, "Chronic Illness: Family Physician Intervention to Limit their Repercussions on the Person and Family", which aims to investigate how the social, psychological and biological processes interact to produce different effects of the disease in chronic ill person and their families, resulting in distinct pathways of disease; and give visibility to medical interventions to promote a healthy adaptation to chronic illness. The study was guided to the discovery, so we haven’t placed previous hypotheses and have not defined at the outset the issues that define its scope and focus, for these are susceptible to reformulate the evolution of the study resulting from deepening familiarization and reflection on the phenomena in question. The study identified 19 possible repercussions of chronic disease and 26 conditioning factors for adaptation to chronic disease modifiable by medical interventions, having these been systematized into 15 typologies. Also analyzed the processes by which demographic variables, as well as historical time, can modulate the expression of conditioning factors of adaption to chronic disease identified, intertwining with them. The study showed that, not to get sick also functional and psychologically, the sick person and his family should avoid indulging in the disease, giving only what the disease need, and have flexibility to promote the appropriate changes to the demands of the new situation and phase of the life cycle that is. Also showed that the adaptation of the family with chronic disease depends on the type and stage of the disease, the characteristics of their treatment, as well as several other intrinsic and extrinsic factors of the sick person and the family, and may take dysfunctional patterns. Medical interventions in the case studies that comprise the nuclear study point to the importance of the family doctor detect problems and encourage the functional adaptation over time, producing change, not only the organic point of view, but also personal and relational. In the sixth part, we discuss the results of the dissertation in its implications for medical practice and medical education. They present also some hypotheses for future work on the topic. Finally, the seventh part is composed of a glossary of terms used in the text of the dissertation, but because they are not central to the focus of the study, were not defined and discussed in the second part