Esta tese apresenta o estudo sobre microconformação, no caso microextrusão de quatro materiais diferentes, um aço SAE 1020, um aço inoxidável AISI 304, um alumínio AA6531 e um latão ASTM C34000. Para avaliar o efeito do tamanho da peça sobre o processo de microextrusão, dois tamanhos de corpos de prova foram utilizados, um com ∅ 4 mm e outro com ∅ 1 mm. Para cada tamanho de corpo de prova, três ângulos de extrusão foram utilizados, 30°, 45° e 60°. A primeira parte do trabalho se resume a caracterização dos materiais, com analise química e metalográfica. Após a caracterização dos materiais, as curvas de escoamento através do ensaio de compressão utilizando dois tamanhos de corpos de prova foram feitos em todos os materiais. O atrito foi determinado utilizando o ensaio de anel de atrito com três tamanhos diferentes de corpos de prova. As curvas de calibração foram feitas utilizando o software SIMUFACT. Os ensaios de extrusão foram feitos em uma máquina de ensaio universal com capacidade de captura de dados como força e deslocamento. Um modelo matemático foi utilizado para comparar a força de extrusão calculada com o medido no processo. Os resultados indicam que as curvas de escoamento de tamanho macro podem ser aplicadas a peças de tamanho meso. O atrito medido pelo ensaio de anel de atrito mostrou que os valores de atrito de tamanho micro tem um pequeno valor maior que para tamanho macro. Os valores de força de extrusão calculada e medido no ensaio para peças de tamanho meso tem boa aproximação com diferença de 3,2% para o aço inoxidável. Para peça de tamanho micro, a diferença entre o valor medido e o calculado aumenta chegando a diferença de 995% para o corpos de prova de aço comum. / This thesis presents the study about microforming, in this case microextrusion of the four different materials, an SAE 1020 steel, an AISI 304 stainless steel, an AA6531 aluminum and a C34000 brass. To evaluate the size effect about microextrusion process, two sizes of specimens were used, with a ∅ 4 mm and another with ∅ 1 mm. For each size of specimen, three extrusion angles were used, 30 °, 45 ° and 60 °. The first part of the work was to materials characterizations with chemical and metallographic analysis. Following the materials characterization, the flow stress curves was made using the compression test with two sizes of specimens. The friction was determined using the friction ring test with the three different size. Calibration curves were performed using the software SIMUFACT . The extrusion tests were performed in a universal testing machine capable of capturing such as force and displacement data. A mathematical model was used to compare the extrusion force it was calculated and the force measured in microextrusion. The results indicate that the flow stress curves of macro size can be applied to meso sizes. The ring friction test indicate that the friction values of the micro size has a small value greater than macro size. The extrusion force calculated and measured in the test to meso size has good approximation with a difference of 3.2% in the stainless steel. To pieces of the micro size, the difference between the measured and calculated force increases 995% for the samples of SAE 1020 steel.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:56:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ricardo Kirchhof Unfer.pdf: 99775 bytes, checksum: 27709fdea77151b3e21cfdaf92146d6e (MD5) Previous issue date: 2015-08-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The new contributions of present thesis are an alternative experimental waviness method and a new theoretical model for evaluation of limit strains of sheet metal forming in the automotive industry, employing the analysis of roughness and waviness parameters evolution with the equivalent plastic strain and a new ductile rupture criterion as function of stress triaxiality. For validation of proposed experimental waviness method and rupture criterion, specimens of IF steel sheet of thickness 0.72mm, 0.82mm and 0.85mm were tested under tensile test and Nakazima sheet forming test with Marciniak flat punch. The specimens were deformed in incremental steps in different strain path such as: balanced biaxial stretching, plane strain, uniaxial tension and pure shear. Present proposed method consider that roughness and waviness parameters are important surface quality index and useful as indicator of onset of visible local necking and should be monitored in sheet metal forming. Thus, a Waviness Limit Curve, WLC, is proposed to be plotted in Map of Principal Limit Strains (MDLC) of sheet metal as an alternative to the forming limit strain curve, FLC. Various parameters of roughness and waviness such as arithmetic average roughness (Ra), maximum peak-valley roughness (Rt), arithmetic average waviness (Wa), total heigth peak-valley waviness (Wt), maximum peak height waviness (Pp) and maximum valley depth waviness (Pv) were measured during the uniaxial and biaxial testing. Tensile test of IF steel specimens at 0º, 45º and 90º to the rolling direction, RD, and Nakazima type of IF steel specimens at 0º RD only, in which a mesh of 2.5mm circles were printed, were employed. During the uniaxial and biaxial testing, the following plastic deformations were calculated in each straining step from the printed circles in the sheet surface: major true strain (1) and minor true strain (2). Parameters of roughness and waviness versus equivalent plastic strain curves were plotted to obtain a phenomenological equation of 4th and 3rd degree polynomials, using the Hill 1979 yield stress criterion. Furthermore, the growth rate of parameters Wa and Wt with equivalent plastic strain were calculated. From the growth rate, it was possible to conclude that the sheet 12 thickness imperfections, measured by Wa and Wt, evolve during material deformation, being possible to predict with accuracy the influence of equivalent plastic strain in the onset of local necking. From the experimental analysis, it was concluded that the maximum peak-valley waviness parameter (Wt) was the best option to chacaracterized the beginning of local necking in IF steel sheet forming. Thus, from the analysis of waviness growth rate parameters, Wa and Wt, during plastic strains, it was possible to propose a criterion of local necking inception. This allowed to obtain and plot an experimental Waviness Limit Curve (WLC) in the map MDLC: the beginning of local necking was established when the normalized parameter Wt* (=Wt/Wto) attained a critical value Wt*= 2.5, but with distinct values of equivalent strains. A second mathematical model was proposed for local necking criterion to obtain the FLC of IF steel sheets, employing stress triaxiality analysis and the Hill 1979 yield stress criterion. 2nd degree polynomials were obtained from plotted and adjusted phenomenological curves in graphs of equivalent strain at rupture versus stress triaxiality, considering the different plastic strain path in the formability testing. The IF steel specimens showed ductile rupture, according to scanning electronic microscope examinations, which showed that rupture occurred due to formation, growth and coalescence of large quantity of pores in many specimens of balanced biaxial (BB) and plane strain (DP). Also, mixed rupture of ductile type due to shear mechanisms in certain regions of tensile test (TS) and Nakazima uniaxial tension (UTN) specimens were shown. / As propostas de ineditismo da presente tese foram mostrar um método experimental alternativo de rugosidades e um modelo teórico de ruptura novo para se avaliar as deformações limites de conformação de chapas metálicas da indústria automobilística, empregando-se uma análise da evolução dos parâmetros de ondulação da rugosidade com a deformação plástica equivalente e um critério de ruptura dúctil em função da triaxialidade das tensões. Para validação do método experimental de rugosidades e do critério de ruptura propostos, utilizou-se corpos de prova de chapas de aço IF de 0,72mm, 0,82mm e 0,85mm de espessura, que foram submetidas aos ensaios de tração simples e ensaio de estampagem tipo Nakazima com punção plano de Marciniak. As amostras foram sujeitas a deformação incremental em diferentes trajetórias de deformação, tais como: estiramento biaxial balanceado, deformação plana, estiramento uniaxial e cisalhamento puro. O presente método proposto considera que parâmetros de rugosidade e ondulação são índices importantes de qualidade da superfície e servem como indicador preciso do início da estricção local visível e devem ser monitorados na conformação de chapas metálicas. Portanto, propõe-se traçar uma Curva Limite de Ondulação da Rugosidade, CLOR, no Mapa das Deformações Principais Limite de Conformação (MDLC) das chapas metálicas como alternativa da curva limite de conformação, CLC. Vários parâmetros do perfil de rugosidade e da ondulação da rugosidade tais como a rugosidade média aritmética (Ra), altura máxima pico-vale (Rt), ondulação média aritmética (Wa), a altura máxima da ondulação pico-vale (Wt), altura máxima de pico da ondulação (Pp) e profundidade máxima de vale (Pv) foram medidos durante os ensaios uniaxiais e biaxiais. Foram utilizados corpos de prova de aço IF em tração simples a 0º, 45º e 90º da direção de laminação, DL, e corpos de prova tipo ensaio Nakazima de aço IF somente a 0º DL nos quais foram impressos uma malha de círculos de 2,5 mm de diâmetro. Durante os ensaios uniaxiais e 10 biaxiais, as seguintes deformações plásticas foram calculadas em cada etapa a partir da malha de circulos impressos na superficie da chapa: a deformação verdadeira longitudinal maior (1) e a deformação verdadeira transversal menor (2). Curvas dos parâmetros de rugosidade e ondulações versus deformação plástica equivalente, empregando-se o critério de escoamento plástico de Hill (1979), foram traçados para se obter equações fenomenológicas do tipo polinomial de 4° e 3° graus. Além disso, foram calculadas as taxas de crescimento dos parâmetros Wa e Wt com a deformação plástica equivalente. A partir das curvas de taxas crescimento, foi possível concluir que as imperfeições na espessura da chapa, medidas por meio de Wa e Wt, evoluem durante a deformação do material, sendo possível prever com precisão a influência da deformação plástica equivalente no início do surgimento da estricção local. Concluiu-se então que o parâmetro da altura máxima total pico-vale das ondulações (Wt) é a melhor opção para caracterizar o início da estricção local em chapas de aço IF. Portanto, a partir da análise das taxas de crescimento dos parâmetros de ondulação, Wa e Wt, durante as deformações plásticas, foi possível propor um critério para o surgimento da estricção local. Isto permitiu obter e traçar a curva experimental de Limite de Ondulação da Rugosidade, (CLOR), no Mapa MDLC: o início da estricção local foi quando o parâmetro normalizado Wt* (=Wt/Wto) atingiu o valor crítico Wt*=2,5, mas com valores distintos da deformação equivalente. Um segundo modelo matemático foi proposto como critério de estricção local para obtenção da CLC de chapas de aço IF, empregando-se análise da triaxialidade de tensões e o critério de escoamento plástico de Hill (1979). Foram obtidos polinômios de 2º grau por meio de curvas fenomenológicas ajustadas e traçadas nos gráficos de triaxialidade de tensões versus deformação equivalente de ruptura, considerando-se as diferentes trajetórias da deformação plástica dos ensaios de conformabilidade. As amostras de chapa de aço IF mostraram ruptura dúctil conforme exame no microscópio eletrônico de varredura, o qual mostra que a fratura ocorreu devido a formação, crescimento e coalescência de uma grande quantidade de espaços vazios ou poros na maioria dos corpos de prova tipo Biaxial Balanceado (BB) e Deformação Plana (DP). Também, as amostras apresentaram fraturas mistas do tipo dúcteis e com mecanismos de cisalhamento em determinadas regiões das amostras fraturadas em Tração Simples (TS) e Tração Uniaxial de Nakazima (UTN).

Fundação Araucária / A Predição da Estrutura das Proteínas, conhecida como PSP (Protein Structure Prediction) pode ser considerada um dos problemas mais desafiadores da Bioinformática atualmente. Quando uma proteína está em seu estado de conformação nativa, a energia livre tende para um valor mínimo. Em geral, a predição da conformação de uma proteína por métodos computacionais é feita pela estimativa de dois valores de energia livre que são provenientes das interações intra e intermoleculares entre os átomos. Alguns estudos recentes indicam que estas interações estão em conflito, justificando o uso de abordagens baseadas em otimização multiobjetivo para a solução do PSP. Neste caso, a otimização destas energias é realizada separadamente, diferente da formulação mono-objetivo que considera a soma das energias. A Evolução Diferencial (ED) é uma técnica baseada em Computação Evolucionária e representa uma alternativa interessante para abordar o PSP. Este trabalho busca desenvolver um otimizador baseado no algoritmo de ED para o problema da Predição da Estrutura de Proteínas multiobjetivo. Este trabalho investiga ainda estratégias baseadas em parâmetros adaptativos para a evolução diferencial. Nicialmente avalia-se uma abordagem simples baseada em ED proposta para a solução do PSP. Uma evolução deste método que incorpora conceitos do algoritmo MOEA/D e adaptação de parâmetros é testada em um conjunto de problemas benchmark de otimização multiobjetivo. Os resultados preliminares obtidos para o PSP (para seis proteínas reais) são promissores e aqueles obtidos para o conjunto benchmark colocam a abordagem proposta como candidata para otimização multiobjetivo. / Protein Structure Prediction (PSP) can be considered one of the most challenging problems in Bioinformatics nowadays. When a protein is in its conformation state, the free energy is minimized. Evaluation of protein conformation is generally performed based on two values of the estimated free energy, i.e., those provided by intra and intermolecular interactions among atoms. Some recent experimental studies show that these interactions are in conflit, justifying the use of multiobjective optimization approaches to solve PSP. In this case, the energy optimization is performed separately, different from the mono-objective optimization which considers the sum of free energy. Differential Evolution (DE) is a technique based on Evolutionary Computation and represents an interesting alternative to solve multiobjective PSP. In this work, an optimizer based on DE is proposed to solve the PSP problem. Due to the great number of parameters, typical for evolutionary algorithms, this work also investigates adaptive parameters strategies. In experiments, a simple approach based on ED is evaluated for PSP. An evolution for this method, which incorporates concepts of the MOEA/D algorithm and parameter adaptation techniques is tested for a set of benchmarks in the multiobjective optimization context. The preliminary results for PSP (for six real proteins) are promising and those obtained for the benchmark set stands the proposed approach as a candidate to the state-of-art for multiobjective optimization.

Fundação Araucária / A Predição da Estrutura das Proteínas, conhecida como PSP (Protein Structure Prediction) pode ser considerada um dos problemas mais desafiadores da Bioinformática atualmente. Quando uma proteína está em seu estado de conformação nativa, a energia livre tende para um valor mínimo. Em geral, a predição da conformação de uma proteína por métodos computacionais é feita pela estimativa de dois valores de energia livre que são provenientes das interações intra e intermoleculares entre os átomos. Alguns estudos recentes indicam que estas interações estão em conflito, justificando o uso de abordagens baseadas em otimização multiobjetivo para a solução do PSP. Neste caso, a otimização destas energias é realizada separadamente, diferente da formulação mono-objetivo que considera a soma das energias. A Evolução Diferencial (ED) é uma técnica baseada em Computação Evolucionária e representa uma alternativa interessante para abordar o PSP. Este trabalho busca desenvolver um otimizador baseado no algoritmo de ED para o problema da Predição da Estrutura de Proteínas multiobjetivo. Este trabalho investiga ainda estratégias baseadas em parâmetros adaptativos para a evolução diferencial. Nicialmente avalia-se uma abordagem simples baseada em ED proposta para a solução do PSP. Uma evolução deste método que incorpora conceitos do algoritmo MOEA/D e adaptação de parâmetros é testada em um conjunto de problemas benchmark de otimização multiobjetivo. Os resultados preliminares obtidos para o PSP (para seis proteínas reais) são promissores e aqueles obtidos para o conjunto benchmark colocam a abordagem proposta como candidata para otimização multiobjetivo. / Protein Structure Prediction (PSP) can be considered one of the most challenging problems in Bioinformatics nowadays. When a protein is in its conformation state, the free energy is minimized. Evaluation of protein conformation is generally performed based on two values of the estimated free energy, i.e., those provided by intra and intermolecular interactions among atoms. Some recent experimental studies show that these interactions are in conflit, justifying the use of multiobjective optimization approaches to solve PSP. In this case, the energy optimization is performed separately, different from the mono-objective optimization which considers the sum of free energy. Differential Evolution (DE) is a technique based on Evolutionary Computation and represents an interesting alternative to solve multiobjective PSP. In this work, an optimizer based on DE is proposed to solve the PSP problem. Due to the great number of parameters, typical for evolutionary algorithms, this work also investigates adaptive parameters strategies. In experiments, a simple approach based on ED is evaluated for PSP. An evolution for this method, which incorporates concepts of the MOEA/D algorithm and parameter adaptation techniques is tested for a set of benchmarks in the multiobjective optimization context. The preliminary results for PSP (for six real proteins) are promising and those obtained for the benchmark set stands the proposed approach as a candidate to the state-of-art for multiobjective optimization.

Esta tese apresenta o estudo sobre microconformação, no caso microextrusão de quatro materiais diferentes, um aço SAE 1020, um aço inoxidável AISI 304, um alumínio AA6531 e um latão ASTM C34000. Para avaliar o efeito do tamanho da peça sobre o processo de microextrusão, dois tamanhos de corpos de prova foram utilizados, um com ∅ 4 mm e outro com ∅ 1 mm. Para cada tamanho de corpo de prova, três ângulos de extrusão foram utilizados, 30°, 45° e 60°. A primeira parte do trabalho se resume a caracterização dos materiais, com analise química e metalográfica. Após a caracterização dos materiais, as curvas de escoamento através do ensaio de compressão utilizando dois tamanhos de corpos de prova foram feitos em todos os materiais. O atrito foi determinado utilizando o ensaio de anel de atrito com três tamanhos diferentes de corpos de prova. As curvas de calibração foram feitas utilizando o software SIMUFACT. Os ensaios de extrusão foram feitos em uma máquina de ensaio universal com capacidade de captura de dados como força e deslocamento. Um modelo matemático foi utilizado para comparar a força de extrusão calculada com o medido no processo. Os resultados indicam que as curvas de escoamento de tamanho macro podem ser aplicadas a peças de tamanho meso. O atrito medido pelo ensaio de anel de atrito mostrou que os valores de atrito de tamanho micro tem um pequeno valor maior que para tamanho macro. Os valores de força de extrusão calculada e medido no ensaio para peças de tamanho meso tem boa aproximação com diferença de 3,2% para o aço inoxidável. Para peça de tamanho micro, a diferença entre o valor medido e o calculado aumenta chegando a diferença de 995% para o corpos de prova de aço comum. / This thesis presents the study about microforming, in this case microextrusion of the four different materials, an SAE 1020 steel, an AISI 304 stainless steel, an AA6531 aluminum and a C34000 brass. To evaluate the size effect about microextrusion process, two sizes of specimens were used, with a ∅ 4 mm and another with ∅ 1 mm. For each size of specimen, three extrusion angles were used, 30 °, 45 ° and 60 °. The first part of the work was to materials characterizations with chemical and metallographic analysis. Following the materials characterization, the flow stress curves was made using the compression test with two sizes of specimens. The friction was determined using the friction ring test with the three different size. Calibration curves were performed using the software SIMUFACT . The extrusion tests were performed in a universal testing machine capable of capturing such as force and displacement data. A mathematical model was used to compare the extrusion force it was calculated and the force measured in microextrusion. The results indicate that the flow stress curves of macro size can be applied to meso sizes. The ring friction test indicate that the friction values of the micro size has a small value greater than macro size. The extrusion force calculated and measured in the test to meso size has good approximation with a difference of 3.2% in the stainless steel. To pieces of the micro size, the difference between the measured and calculated force increases 995% for the samples of SAE 1020 steel.

Esta tese apresenta o estudo sobre microconformação, no caso microextrusão de quatro materiais diferentes, um aço SAE 1020, um aço inoxidável AISI 304, um alumínio AA6531 e um latão ASTM C34000. Para avaliar o efeito do tamanho da peça sobre o processo de microextrusão, dois tamanhos de corpos de prova foram utilizados, um com ∅ 4 mm e outro com ∅ 1 mm. Para cada tamanho de corpo de prova, três ângulos de extrusão foram utilizados, 30°, 45° e 60°. A primeira parte do trabalho se resume a caracterização dos materiais, com analise química e metalográfica. Após a caracterização dos materiais, as curvas de escoamento através do ensaio de compressão utilizando dois tamanhos de corpos de prova foram feitos em todos os materiais. O atrito foi determinado utilizando o ensaio de anel de atrito com três tamanhos diferentes de corpos de prova. As curvas de calibração foram feitas utilizando o software SIMUFACT. Os ensaios de extrusão foram feitos em uma máquina de ensaio universal com capacidade de captura de dados como força e deslocamento. Um modelo matemático foi utilizado para comparar a força de extrusão calculada com o medido no processo. Os resultados indicam que as curvas de escoamento de tamanho macro podem ser aplicadas a peças de tamanho meso. O atrito medido pelo ensaio de anel de atrito mostrou que os valores de atrito de tamanho micro tem um pequeno valor maior que para tamanho macro. Os valores de força de extrusão calculada e medido no ensaio para peças de tamanho meso tem boa aproximação com diferença de 3,2% para o aço inoxidável. Para peça de tamanho micro, a diferença entre o valor medido e o calculado aumenta chegando a diferença de 995% para o corpos de prova de aço comum. / This thesis presents the study about microforming, in this case microextrusion of the four different materials, an SAE 1020 steel, an AISI 304 stainless steel, an AA6531 aluminum and a C34000 brass. To evaluate the size effect about microextrusion process, two sizes of specimens were used, with a ∅ 4 mm and another with ∅ 1 mm. For each size of specimen, three extrusion angles were used, 30 °, 45 ° and 60 °. The first part of the work was to materials characterizations with chemical and metallographic analysis. Following the materials characterization, the flow stress curves was made using the compression test with two sizes of specimens. The friction was determined using the friction ring test with the three different size. Calibration curves were performed using the software SIMUFACT . The extrusion tests were performed in a universal testing machine capable of capturing such as force and displacement data. A mathematical model was used to compare the extrusion force it was calculated and the force measured in microextrusion. The results indicate that the flow stress curves of macro size can be applied to meso sizes. The ring friction test indicate that the friction values of the micro size has a small value greater than macro size. The extrusion force calculated and measured in the test to meso size has good approximation with a difference of 3.2% in the stainless steel. To pieces of the micro size, the difference between the measured and calculated force increases 995% for the samples of SAE 1020 steel.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-05-12T17:43:06Z No. of bitstreams: 2 Tese - Lillian Kelly de Oliveira Lopes - 2016.pdf: 5335353 bytes, checksum: f43aa281ba6ba16a4f2f6d881c9c2bac (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-05-15T11:47:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Lillian Kelly de Oliveira Lopes - 2016.pdf: 5335353 bytes, checksum: f43aa281ba6ba16a4f2f6d881c9c2bac (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-15T11:47:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Lillian Kelly de Oliveira Lopes - 2016.pdf: 5335353 bytes, checksum: f43aa281ba6ba16a4f2f6d881c9c2bac (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-12-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Outro / INTRODUCTION: Depth gauge and flexible drill bite cutter are orthopedic surgical instruments of complex conformation and they are into loanered instrumentation box to different healthcare facilites. The challenge is to ensure that appropriatly cleaning was done to prevent the formation of biofilm in these instruments´models. There are no experimental or clinical studies analyzing the impact of different cleaning protocols on formation of biofilm on surfaces those two surgical instruments. OBJECTIVES: To validate and to evaluate laboratory method to formation of biofilms in stainless steel. To evaluate microbial load and to determine formation of biofilms after laboratory contamination and processing for several cycles in surgical instruments of complex conformation used in surgeries of orthopedic implants. METHOD: Experimental study was developed from November/2014 to March/2016, at the Laboratory of Macquarie University, Sydney (AU). Method´s validation: new forceps halsted hemostatic mosquito were contaminated within contaminant solution containing S. aureus (ATCC 25923) and sterilized in saturated steam. Forceps were divided into three groups according to cleaning: 1) rinsing, 2) manual cleaning and 3) manual cleaning followed by automated cleaning. After 6th, 13th and 20th three forceps from each protocol were analised for microbial load and protein amount (Bicinchoninic Acid Assay) and visual analysis by scanning electronic microscopy. The same method was used on new flexible drill bite cutters and depth gauges, and analised after 10th and 20th reprocessing. RESULTS: Method´s validation: forceps submitted to protocols 1 (positive control of cleaning) and 2 showed coccus in biofilms and forceps sumitted to protocol 3 showed organics residues after 20 reprocessing. No microbial load or residual protein was found. Complex instruments: flexible drill bite cutters submitted to rinsing presented high amount of protein with increase of 1699μg of protein from 10th to 20th reprocessing (P = 0.03). Depth gauge submitted protocol 1 presented high amount of protein, however there was no statistically significant difference from 10th to 20th processing (P = 0.60). All instruments submitted to manual and/or automated cleaning did not present residual protein. It was possible to identify residue and biofilm into lumen of surgical instruments after 20 reprocessing. CONCLUSION: Experimental techniques to formation and evaluation of biofilm in surgical instruments manufactures in stainless steel were validated and 20 inappropriated cleaning processing were enough to buildup biofilm. Biofilm was formed within lumens of flexible drill bite cutter and depth gauge, after 20 processing despite the instruments were submitted to “gold standard” cleaning, also accumulation of protein on flexible drill bite cutters. Depth gauge lumen allowed accumulation of waste using manual cleaning followed by automation cleaning and manual cleaning allowed buildup residue on its external surface. Manual cleaning allowed accumulation residue on deep gauge. It was not possible to recover viable S. aureus in biofilm on instrumental surface, but it indicates that design of instruments evaluated is not safe to processing. It is presumed have risk ratio for aseptic loss of prostheses and infection related to healthcare, since they are instruments of difficult cleaning control and circulate in numerous healthcare facilites using different cleaning protocols. / INTRODUÇÃO: O medidor de profundidade e a fresa flexível são instrumentos cirúrgicos ortopédicos de conformação complexa e integram as caixas cirúrgicas fornecidas por distribuidores aos diferentes serviços de saúde. O desafio é garantir limpeza adequada, impedindo a formação de biofilmes nesses modelos de instrumental. Não existem estudos experimentais ou clínicos analisando o impacto de diferentes protocolos de limpeza na formação de biofilme nas superfícies desses modelos de instrumental. OBJETIVOS: Validar método laboratorial de formação de biofilme e análise em instrumento de aço inoxidável, avaliar a carga microbiana e determinar a formação de biofilme após contaminação laboratorial e processamento por múltiplos ciclos em instrumental cirúrgico de conformação complexa utilizado em cirurgias ortopédicas com implantes. MÉTODO: Estudo experimental realizado de novembro/2014 a março/2016, no laboratório da Universidade Macquarie, Sydney (AU). Validação do método: pinças halsted mosquito novas foram contaminadas em solução contendo S. aureus (ATCC 25923) e esterilizadas em vapor saturado sob pressão. As pinças foram separadas em três grupos segundo a limpeza: 1) enxágue, 2) limpeza manual e 3) limpeza manual seguida de automatizada. Após os 6°, 13° e 20° processamentos, três pinças de cada protocolo foram submetidas à análise de carga microbiana, proteína (Bicinchoninic Acid Assay) e análise visual por microscopia eletrônica de varredura. A mesma metodologia foi seguida no experimento com a fresa flexível e medidor de profundidade novos, sendo as análises realizadas após os 10° e 20° processamentos. RESULTADOS: Validação do método: Pinças submetidas aos protocolos 1 (controle positivo da limpeza) e 2 apresentaram biofilmes, e a pinça submetida ao protocolo 3 apresentou resíduo após 20 processamentos e não foram identificados micro-organismos nem proteína. Experimento com instrumental de conformação complexa: fresa flexível submetida ao protocolo 1 apresentou elevada quantidade de proteína com aumento de 1699µg de proteína do 10° para o 20° processamento (P=0,03). Medidor de profundidade submetido ao mesmo protocolo também apresentou elevada quantidade de proteína, não sendo significante a diferença entre o 10° e o 20° processamento (P=0,60). Todo instrumental submetido à limpeza manual e/ou automatizada não apresentou resíduo de proteína. Foi possível identificar resíduo nos três grupos de limpeza após 20 processamentos. CONCLUSÃO: Técnicas, para formação e avaliação de biofilme em instrumental cirúrgico fabricado em aço inoxidável, foram validadas, e 20 processamentos inadequados formam biofilmes. Houve formação de biofilmes nos lúmens da fresa flexível e no medidor de profundidade após 20 processamentos, mesmo utilizando o padrão ouro da limpeza, bem como acúmulo de proteína na fresa flexível ao longo dos processamentos. O lúmen do medidor de profundidade desmontável permitiu acúmulo de resíduos, mesmo usando limpeza manual seguida de automatizada. Limpeza manual permitiu o acúmulo de resíduos no medidor de profundidade. Não foi possível recuperar S. aureus viáveis no biofilme aderido à superfície de instrumental, porém sinaliza que o design do instrumental avaliado não é seguro para o processamento. Presume-se relação de risco para perda asséptica de próteses e infecção relacionada à assistência à saúde, pois são instrumental de difícil controle da limpeza e circulam em inúmeros serviços de saúdes com diferentes protocolos de limpeza.

Este trabalho teve como objetivo estudar a interação de polimetacrilato com vesículas de metacrilato de dioctadecildimetílamônio (DODAM) e brometo de dioctadecildimetilamônio (DODAB). A fotoirradiação de vesículas de DODAM a formou polimetacrilato na superfície vesicular do polímero, através da polimerização do contra-íon. Vesículas polimerizadas foram mais estáveis frenta á adição de metanol do que vesículas não polimerizadas. A estabilização da bicamada vesicular foi confirmada com o aumento da retenção da carboxifluoresceína (CF). Vesículas injetadas de DODAM retiveram cerca de 25% de CF, enquanto que vesículas polimerizadas retiveram cerca de 75%. Experimentos de temperatura de transição de fase por turbidez e tensão superfícial mostraram que o polimetacrilato formado na superfície vesicular diminui a temperatura de transição de fase e reduz a cooperatividade. A interação de fosfatase alcalina (Fal) com vesículas de DODAM e colinametacrilato de dicetilfosfato (DCM) foi estudada, como um primeiro passo para a construção de um micro-reator. Foi observada a precipitação na presença de DODAM, mas não em presença de DCM. Isto pode ser explicado pela forte interação entre a superfície de vesículas de dioctadecildimetilamônio (bicamada com carga negativa) com a fosfatase alcalina (carga negativa). Esta precipitação não foi observada com vesículas de DCM (bicamada negativa). Experimentos de monocamada confirmaram estes resultados. DCM e DODAM formaram monocamadas mistas estáveis, sugerindo que vesículas mistas poderiam ser usadas para superar as interações eletrostáticas fortes entre os surfactantes e a enzima. / This work had as objective studying the interaction of polymethacrylate with dioctadecyldimethylammonium methacrylate (DODAM) and brornide (DODAB). The fotoirradiation of vesicular suspensions of DODAM formed polymethacrylate on the vesicle surface though counter-ion polymerization. Polymerized vesicles were more stables on methanol addition than non-polymerized vesicles. Bilayer stability was confirmed with the retention of carboxyfluorescein (CF). DODAM injected vesicles without polymerization retained about 25% of CF, while polymerized DODAM retained about 75%. Experiments of phase transition temperature by turbidity and surface tension showed that polymethacrylate formed at vesicle surface drops phase transition temperature and reduces cooperativity. Polymethacrylic acid and polymethacrylic acid containing rodhamine B covalently linked was used to monitor polymer-vesicle interaction. Experiments showed that the polymer interacts electrostatically with the DODAB bilayer, causing precipitation and or aggregation. The polymer, initially on a confonnation with many hipercoiled hydrophobic regions, opens as interacts with DODAB vesicles. The interaction of alkaline phosphatase (Fal) with vesicles of DODAM and colina-methacrylate dicetylphosphate (DCM) was studied, as a preliminary step for a micro-reactor construction. Precipitation was observed in presence of DODAM, but not in presence of DCM. This may be explained by the strong interaction between the surface of dioctadecyldimethy lammonium vesicles (positive charged bylayer) with Fal (negative charge). This precipitation was not observed with DCM vesicles (negative charged bilayer). Monolayer experiments confirm these results. Experiments showed that DCM and DODAM form stabled mixed monolayers. Suggesting that mixed vesicles could be tried to overcome strong electrostatic interactions between surfactants and enzyme.

La régulation de l’expression génique chez les mammifères dépend de l’organisation tridimensionnelle des chromosomes, en particulier à l’échelle des communications entre les séquences régulatrices et leurs promoteurs cibles. Ainsi, les chromosomes sont organisés en une nouvelle architecture consistant en domaines d’interactions topologiques (TADs, acronyme anglais). Mon projet de thèse avait pour but de caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans cette architecture et leurs importances au cours du développement embryonnaire, pour un locus bien particulier, le Xic (acronyme anglais pour X-inactivation centre). Le Xic contient les éléments régulateurs nécessaires pour initier l’inactivation du chromosome X (ICX), un phénomène épigénétique spécifique du développement des mammifères femelles, rendant l’un des deux chromosomes X inactif du point de vue transcriptionnelle. L’ICX permet d’égaliser l’expression des gènes liés au X entre les sexes chez les mammifères. Le Xic est organisé au moins en deux TADs mais une partie du locus reste encore non identifiée. Je présente ici une analyse fonctionnelle approfondie des différents éléments régulateurs au sein du Xic, comprenant des enhancers, des gènes d’ARNs non codants et des éléments structurels. Après avoir créé une série d’allèles mutés chez la souris et les cellules souches embryonnaires murines, j’ai caractérisé l’impact de ces réarrangements génomiques sur le paysage structurel et transcriptionnel du Xic. J’ai identifié des nouveaux acteurs dans la régulation de ce locus, en particulier des séquences régulatrices conservées chez les mammifères placentaires et des éléments structurels importants pour la formation d’une frontière entre les deux TADs du Xic, importante pour leur séparation et régulation. Je décris aussi la découverte de communication entre ces TADs, ce qui constitue un mécanisme inédit de régulation génique pendant le développement. Ce travail contribue à un nouveau niveau de compréhension des lois qui régissent l’organisation des TADs dans le contexte de la régulation génique chez les mammifères. / Mammalian gene regulatory landscapes rely on the folding of chromosomes in the recently discovered topologically associating domains (TADs), which ensure appropriate communication between cis-regulatory elements and their target promoters. The aim of my PhD project was to characterise the molecular mechanisms that govern this novel architecture and its functional importance in the context of a critical and developmentally regulated locus, the X-inactivation centre (Xic). The Xic contains the necessary elements to trigger X-chromosome inactivation, an epigenetic phenomenon that occurs during the development of female mammals to transcriptionally silence one of the X-chromosomes and equalise X-linked gene expression between sexes. The Xic is partitioned into at least two TADs, but its full extent is unknown. Here, I present a comprehensive functional analysis of different cis-regulatory elements within the Xic, including enhancer-like regions, long noncoding RNA loci and structural elements. Upon generating a series of mutant alleles in mice and murine embryonic stem cells, I characterised the impact of these genomic rearrangements in the structural and transcriptional landscape of the Xic and identified novel players in the regulation of this locus, including cis-acting elements conserved across placental mammals and structural elements critical for the insulation between the Xic TADs. I also found evidence for communication across TADs at this locus, which provides new insights into how regulatory landscapes can work during development. This study also extends our understanding of the rules governing the organisation of TADs and their chromatin loops in the context of mammalian gene regulation. / Nos mamíferos, a regulação da expressão genética depende da organização tridimensional dos cromosomas, em particular ao nível da comunicação regulatória entre promotores e enhancers. A esta escala, descobriu-se recentemente que os cromossomas estão organizados em domínios de interações topológicas (conhecidos como TADs, no acrónimo inglês) que se pensa providenciarem uma base estrutural para as paisagens de regulação transcricional dos genes. O meu projecto de tese teve como objectivo caracterizar os mecanismos moleculares responsáveis por esta arquitectura e a sua importância funcional no contexto de um locus crítico para o desenvolvimento embrionário, o centro de inactivação do cromossoma X (Xic, acrónimo inglês). O Xic contém os elementos genéticos necessários e suficientes para iniciar a inactivação do cromossoma X, um fenómeno epigenético que ocorre durante o desenvolvimento das fêmeas de mamíferos para silenciar um dos cromosomas X e igualar a expressão dos genes do X entre indivíduos XX e XY. O Xic está organizado em pelo menos dois TADs, mas o seu intervalo genético completo permanece desconhecido. Apresento nesta tese uma análise funcional e detalhada de diferentes sequências reguladoras presentes no Xic, incluindo regiões do tipo enhancer, genes de ARNs não codificantes e elementos estruturais. Após a criação de diversos alelos mutantes (deleções, inserções, inversões) em ratinho e em células estaminais embrionárias, através das recentes técnicas de engenharia genética, TALENs e CRISPR/Cas9, caracterizei o impacto destes rearranjos genéticos na paisagem topológica e transcricional do Xic, o que permitiu a identificação de novos actores moleculares na regulação deste locus. Em particular, descobrimos sequências de regulação transcricional altamente conservadas em mamíferos placentários e elementos estruturais importantes para a formação da fronteira entre os dois TADs do Xic. Descrevo também evidência de que há comunicação entre os dois TADs neste locus, o que compromete os modelos actuais do modus operandis dos TADs, e por isso contribui para um novo nível de compreensão dos mecanismos que regulam a expressão genética durante o desenvolvimento.