Silicon oxycarbide (SiOC) is a ceramic obtained through the heating of a polymer precursor, which undergoes partial decomposition to go from an organic polymer to an inorganic ceramic. The microstructure of SiOC is not uniform at the nanometer scale, and contains nanometer sized silicon dioxide, carbon, and silicon carbide. Porous SiOC has shown great promise in applications such as lithium ion batteries, gas separation, and thermal barriers. The microstructure, and thus the properties of the SiOC, is influenced by the initial polymer and the processing conditions. In this thesis, SiOC is fabricated using a base polysiloxane polymer using different gases during heating, different additives that change the initial polymer chemical composition or polymer shape, and polymers with different reactive groups. Porosity was introduced into the SiOC ceramics through either etching the SiOC with hydrofluoric acid, which removes the silicon dioxide and produces pores with diameters less than 20 nanometers, or through decomposition during heating of a certain polymer in a two polymer mixture, producing pores that are dozens of microns in diameter. The effects of the processing parameters on the porosity and pore size are used to understand the differences in the microstructure during pyrolysis. / Master of Science / Silicon oxycarbide (SiOC) is a ceramic obtained through the heating of a polymer precursor, which undergoes partial decomposition to go from an organic polymer to an inorganic ceramic. The microstructure of SiOC is not uniform at the nanometer scale, and contains nanometer sized silicon dioxide, carbon, and silicon carbide. Porous SiOC has shown great promise in applications such as lithium ion batteries, gas separation, and thermal barriers. The microstructure, and thus the properties of the SiOC, is influenced by the initial polymer and the processing conditions. In this thesis, SiOC is fabricated using a base polysiloxane polymer using different gases during heating, different additives that change the initial polymer chemical composition or polymer shape, and polymers with different reactive groups. Porosity was introduced into the SiOC ceramics through either etching the SiOC with hydrofluoric acid, which removes the silicon dioxide and produces pores with diameters less than 20 nanometers, or through decomposition during heating of a certain polymer in a two polymer mixture, producing pores that are dozens of microns in diameter. The effects of the processing parameters on the porosity and pore size are used to understand the differences in the microstructure during pyrolysis.

A radiação ultravioleta pode tanto ser um benefício, como um malefício para o olho humano. Os benefícios são quando é utilizada em procedimentos oftalmológicos para a correção da visão, como nas cirurgias foto-refrativas - UVC - 193 nm; ou para, entre outros tratamentos, impedir a progressão de patologias, como é o caso do crosslinking do colágeno corneano, para ceratocones em estágios inicias que utiliza UVA - 370 nm. Os malefícios são os já amplamente conhecidos pela comunidade científica e populacional, sobre a incidência excessiva de radiação UV nos olhos, causando danos severos ao olho humano. Entretanto, a córnea tem uma proteção natural contra os raios UVA e UVB. Neste trabalho, estudou-se os dois procedimentos oftalmológicos citados a fim de investigar possíveis danos ao olho humano, como a perda da proteção natural da córnea pós cirurgia foto-refrativa, que retira lamelas da córnea; e a quantidade de radiação que adentra o olho humano, durante o crosslinking do colágeno corneano, que utiliza Riboflavina como sintetizador e bloqueador da radiação UVA. Um sistema portátil foi desenvolvido para avaliação da proteção UV e seus danos para o primeiro caso. O protótipo consiste de um sistema de duplo feixe e analisa a transmitância do tecido corneano na faixa de 300-400 nm, e apresenta um fator de correlação r2>0,98. As medidas com remoção de tecido indicaram a importância das camadas da córnea, e a remoção do estroma apresentou uma perda significativa da proteção natural UV, com aumento de 8,2-10,1 pontos percentuais. Já para o crosslinking, que utiliza a combinação riboflavina e UVA, com irradiância de 3 mw/\'CM POT.2\' por 30 minutos foi feito o monitoramento da transmitância UVA durante o tratamento. Foi realizado o protocolo do procedimento atual, ou seja, uma gota de Riboflavina 0,1%, 400mOsm, foi instilada na córnea desepitelizada, a cada 5 minutos (total de 12 gotas). A irradiação UV (365 ± 5 nm, 3 mW/\'CM POT.2\') foi realizada após 30 min de instalação por uma adicional de mais 30 min. A transmitância média da córnea desepitelizada sem Riboflavina foi de 61,6%; após a 1ª instilação de Riboflavina a transmitância foi de 44,9%; após a 6ª gota 22,4%; após a 7ª gota (início da irradiação), 19,5%; após a 8ª gota, 17,3%; após a 9ª, 15,8%; após a 10ª; 14,5%; após a 11ª; 13,5%; e após a 12ª instilação, 12,6%. A transmitância média em termos de energia durante os 30 min de irradiação apresentou uma variação de 0,590 até 0,380 mW/\'CM POT.2\', valores além do limite atualmente aceito para endotélio de córneas de coelhos, que apresenta um nível de segurança citotóxico de 0,36 mW/\'CM POT.2\'. / Ultraviolet radiation can either be a benefit as an harm to the human eye. The benefits are when used in ophthalmic procedures for vision correction, as in the photorefractive surgery - UVC - 193 nm; or to, among other treatments, preventing the progression of diseases, such as the corneal collagen crosslinking, for keratoconus in the early stages - that uses UVA - 370 nm. The harm effects are already widely known by the scientific community and general population, about excessive incidence of UV radiation in the eye, that can cause severe damage to the human eye. However, the cornea has a natural UVA and UVB protection. In this work, we studied the two ophthalmic procedures cited in order to investigate possible damage to the human eye, as the loss of cornea UV natural protection after photorefractive surgery, which removes corneal lamella; and the amount of radiation that penetrates the human eye during the corneal collagen crosslinking, that uses Riboflavin as a synthesizer and UVA radiation blocking. A portable system was developed to evaluate the UV protection and the UV damage for the first case. The prototype consists of a double beam system that analyzes the corneal tissue transmittance in the 300-400 nm range, and presents a correlation factor r2>0.98. Measurements with tissue removal showed the importance of each corneal layer, specially the stroma removal that shows a significant loss of natural UV protection, with an increase of 8.2 to 10.1 percentage points. As for the crosslinking, using riboflavin and UVA irradiance combination, with 3 mw/\'CM POT.2\' for 30 minutes, was performed a monitoring of UVA transmittance during treatment. Current procedure protocol was performed, i.e., one drop of riboflavin 0.1%, 400mOsm, was applied on the naked cornea, every 5 minutes (total of 12 drops). The UV irradiation (365 ± 5 nm, 3 mW/\'CM POT.2\') was performed after 30 min of instillation for an additional 30 min. The average transmittance of the desepithelized cornea without Riboflavin is 61.6%; after the 1st drop of Riboflavin, transmittance is 44.9%; after 6th drop 22.4%; after 7th drop (irradiation starts), 19.5%; after 8th drop; 17.3%; after 9th drop, 15.8%; after 10h drop, 14.5%; after 11th drop, 13.6%; after 12th drop, 12.6%. The average transmittance in terms of energy during the 30 min irradiation procedure fluctuated from 0.590 to 0.380 mW/\'CM POT.2\', beyond the currently accepted rabbit corneal endothelium safety limit for cytotoxic level of 0.360 mW/\'CM POT.2\'.

OBEJTIVOS: Analisar a segurança e eficácia da cirurgia de crosslinking (CXL) de córnea em pacientes com ceratocone em estágios avançados após um seguimento de 4 anos. MÉTODOS: Trata-se de um estudo retrospectivo de pacientes com ceratocone avançado em progressão (Estágio 3 e 4 da classificação de Amsler-Krumeich) que foram submetidos a cirurgia de CXL seguindo o protocolo padrão. Os parâmetros examinados foram acuidade visual com (AVCC) e sem (AVSC) correção, valores ceratométricos (média, plana, curva e apical), paquimetria, e contagem de células endoteliais no préoperatório e após 12, 24 e 48 meses do procedimento. RESULTADOS: Este estudo abrange quarenta olhos de 40 pacientes que foram submetidos a cirurgia de CXL. A média de idade foi 22,5 anos (Intervalo:15 a 37 anos). Tanto a AVSC quanto a AVCC permaneceram estáveis durante o período de seguimento, sem mudanças estatisticamente significativas. Apesar de todos os valores ceratométricos sofrerem uma leve diminuição, apenas a ceratometria apical atingiu uma mudança com significado estatístico (P=0,037) após 4 anos de seguimento. Uma redução significativa da espessura corneana foi também observada (paquimetria ultrassônica era de 388 ± 49 e passou para 379 ± 48 ?m, P < 0,0001; paquimetria através de tomografia de imagem em fenda era de 362 ± 48 e foi para 353 ± 51 um, P < 0,0001); embora essa diferença não seja clinicamente significativa. A contagem de células endoteliais não sofreu alterações significativas durante o seguimento. A taxa de falha do tratamento foi de 5% (dois pacientes) durante o seguimento. CONCLUSA?O: A cirurgia de CXL corneano em pacientes com ceratocone avançado se mostrou segura e capaz de manter os parâmetros visuais e topográficos pelo menos durante 4 anos / PURPOSE: To analyze the safety and efficacy of standard corneal collagen crosslinking (CXL) in advanced cases of progressive keratoconus (KC) after four years of follow-up. METHODS: A retrospective case series of patients with advanced progressive KC (stage 3 and 4 of Amsler-Krumeich classification) underwent standard CXL treatment. The parameters examined were changes in uncorrected visual acuity (UDVA), corrected visual acuity (CDVA), keratometry values (mean K, flattest K, steepest K, and apical K), pachymetry, and endothelial cell count at the baseline and at 12-, 24- and 48-months postoperatively. RESULTS: Forty eyes of 40 patients were enrolled into the study. The mean patient age was 22.5 years (range: 15 to 37 years). Both mean UCVA and CDVA remained stable during the time points; no statistically significant change was noted. Although a slightly reduction was observed in all keratometric readings, a statistically significant reduction was only reached in the apical K (p=0.037) at four years after CXL. A significant reduction in the pachymetry was also found (from 388±49 to 379±48 um, P < 0,0001 and from 362±48 to 353±51 um, P < 0,0001, ultrasonic and slit-scanning readings, respectively) ; however this change is not likely clinically meaningful. Endothelial cell count was not significantly modified at the end of the study. Treatment failure or progression was noted in two patients (5%) over the followup period. CONCLUSION: Standard CXL treatment seems to be safe and able to stabilize both visual acuity and topographic parameters at four-year follow-up in advanced keratoconic eyes

A radiação ultravioleta pode tanto ser um benefício, como um malefício para o olho humano. Os benefícios são quando é utilizada em procedimentos oftalmológicos para a correção da visão, como nas cirurgias foto-refrativas - UVC - 193 nm; ou para, entre outros tratamentos, impedir a progressão de patologias, como é o caso do crosslinking do colágeno corneano, para ceratocones em estágios inicias que utiliza UVA - 370 nm. Os malefícios são os já amplamente conhecidos pela comunidade científica e populacional, sobre a incidência excessiva de radiação UV nos olhos, causando danos severos ao olho humano. Entretanto, a córnea tem uma proteção natural contra os raios UVA e UVB. Neste trabalho, estudou-se os dois procedimentos oftalmológicos citados a fim de investigar possíveis danos ao olho humano, como a perda da proteção natural da córnea pós cirurgia foto-refrativa, que retira lamelas da córnea; e a quantidade de radiação que adentra o olho humano, durante o crosslinking do colágeno corneano, que utiliza Riboflavina como sintetizador e bloqueador da radiação UVA. Um sistema portátil foi desenvolvido para avaliação da proteção UV e seus danos para o primeiro caso. O protótipo consiste de um sistema de duplo feixe e analisa a transmitância do tecido corneano na faixa de 300-400 nm, e apresenta um fator de correlação r2>0,98. As medidas com remoção de tecido indicaram a importância das camadas da córnea, e a remoção do estroma apresentou uma perda significativa da proteção natural UV, com aumento de 8,2-10,1 pontos percentuais. Já para o crosslinking, que utiliza a combinação riboflavina e UVA, com irradiância de 3 mw/\'CM POT.2\' por 30 minutos foi feito o monitoramento da transmitância UVA durante o tratamento. Foi realizado o protocolo do procedimento atual, ou seja, uma gota de Riboflavina 0,1%, 400mOsm, foi instilada na córnea desepitelizada, a cada 5 minutos (total de 12 gotas). A irradiação UV (365 ± 5 nm, 3 mW/\'CM POT.2\') foi realizada após 30 min de instalação por uma adicional de mais 30 min. A transmitância média da córnea desepitelizada sem Riboflavina foi de 61,6%; após a 1ª instilação de Riboflavina a transmitância foi de 44,9%; após a 6ª gota 22,4%; após a 7ª gota (início da irradiação), 19,5%; após a 8ª gota, 17,3%; após a 9ª, 15,8%; após a 10ª; 14,5%; após a 11ª; 13,5%; e após a 12ª instilação, 12,6%. A transmitância média em termos de energia durante os 30 min de irradiação apresentou uma variação de 0,590 até 0,380 mW/\'CM POT.2\', valores além do limite atualmente aceito para endotélio de córneas de coelhos, que apresenta um nível de segurança citotóxico de 0,36 mW/\'CM POT.2\'. / Ultraviolet radiation can either be a benefit as an harm to the human eye. The benefits are when used in ophthalmic procedures for vision correction, as in the photorefractive surgery - UVC - 193 nm; or to, among other treatments, preventing the progression of diseases, such as the corneal collagen crosslinking, for keratoconus in the early stages - that uses UVA - 370 nm. The harm effects are already widely known by the scientific community and general population, about excessive incidence of UV radiation in the eye, that can cause severe damage to the human eye. However, the cornea has a natural UVA and UVB protection. In this work, we studied the two ophthalmic procedures cited in order to investigate possible damage to the human eye, as the loss of cornea UV natural protection after photorefractive surgery, which removes corneal lamella; and the amount of radiation that penetrates the human eye during the corneal collagen crosslinking, that uses Riboflavin as a synthesizer and UVA radiation blocking. A portable system was developed to evaluate the UV protection and the UV damage for the first case. The prototype consists of a double beam system that analyzes the corneal tissue transmittance in the 300-400 nm range, and presents a correlation factor r2>0.98. Measurements with tissue removal showed the importance of each corneal layer, specially the stroma removal that shows a significant loss of natural UV protection, with an increase of 8.2 to 10.1 percentage points. As for the crosslinking, using riboflavin and UVA irradiance combination, with 3 mw/\'CM POT.2\' for 30 minutes, was performed a monitoring of UVA transmittance during treatment. Current procedure protocol was performed, i.e., one drop of riboflavin 0.1%, 400mOsm, was applied on the naked cornea, every 5 minutes (total of 12 drops). The UV irradiation (365 ± 5 nm, 3 mW/\'CM POT.2\') was performed after 30 min of instillation for an additional 30 min. The average transmittance of the desepithelized cornea without Riboflavin is 61.6%; after the 1st drop of Riboflavin, transmittance is 44.9%; after 6th drop 22.4%; after 7th drop (irradiation starts), 19.5%; after 8th drop; 17.3%; after 9th drop, 15.8%; after 10h drop, 14.5%; after 11th drop, 13.6%; after 12th drop, 12.6%. The average transmittance in terms of energy during the 30 min irradiation procedure fluctuated from 0.590 to 0.380 mW/\'CM POT.2\', beyond the currently accepted rabbit corneal endothelium safety limit for cytotoxic level of 0.360 mW/\'CM POT.2\'.

OBEJTIVOS: Analisar a segurança e eficácia da cirurgia de crosslinking (CXL) de córnea em pacientes com ceratocone em estágios avançados após um seguimento de 4 anos. MÉTODOS: Trata-se de um estudo retrospectivo de pacientes com ceratocone avançado em progressão (Estágio 3 e 4 da classificação de Amsler-Krumeich) que foram submetidos a cirurgia de CXL seguindo o protocolo padrão. Os parâmetros examinados foram acuidade visual com (AVCC) e sem (AVSC) correção, valores ceratométricos (média, plana, curva e apical), paquimetria, e contagem de células endoteliais no préoperatório e após 12, 24 e 48 meses do procedimento. RESULTADOS: Este estudo abrange quarenta olhos de 40 pacientes que foram submetidos a cirurgia de CXL. A média de idade foi 22,5 anos (Intervalo:15 a 37 anos). Tanto a AVSC quanto a AVCC permaneceram estáveis durante o período de seguimento, sem mudanças estatisticamente significativas. Apesar de todos os valores ceratométricos sofrerem uma leve diminuição, apenas a ceratometria apical atingiu uma mudança com significado estatístico (P=0,037) após 4 anos de seguimento. Uma redução significativa da espessura corneana foi também observada (paquimetria ultrassônica era de 388 ± 49 e passou para 379 ± 48 ?m, P < 0,0001; paquimetria através de tomografia de imagem em fenda era de 362 ± 48 e foi para 353 ± 51 um, P < 0,0001); embora essa diferença não seja clinicamente significativa. A contagem de células endoteliais não sofreu alterações significativas durante o seguimento. A taxa de falha do tratamento foi de 5% (dois pacientes) durante o seguimento. CONCLUSA?O: A cirurgia de CXL corneano em pacientes com ceratocone avançado se mostrou segura e capaz de manter os parâmetros visuais e topográficos pelo menos durante 4 anos / PURPOSE: To analyze the safety and efficacy of standard corneal collagen crosslinking (CXL) in advanced cases of progressive keratoconus (KC) after four years of follow-up. METHODS: A retrospective case series of patients with advanced progressive KC (stage 3 and 4 of Amsler-Krumeich classification) underwent standard CXL treatment. The parameters examined were changes in uncorrected visual acuity (UDVA), corrected visual acuity (CDVA), keratometry values (mean K, flattest K, steepest K, and apical K), pachymetry, and endothelial cell count at the baseline and at 12-, 24- and 48-months postoperatively. RESULTS: Forty eyes of 40 patients were enrolled into the study. The mean patient age was 22.5 years (range: 15 to 37 years). Both mean UCVA and CDVA remained stable during the time points; no statistically significant change was noted. Although a slightly reduction was observed in all keratometric readings, a statistically significant reduction was only reached in the apical K (p=0.037) at four years after CXL. A significant reduction in the pachymetry was also found (from 388±49 to 379±48 um, P < 0,0001 and from 362±48 to 353±51 um, P < 0,0001, ultrasonic and slit-scanning readings, respectively) ; however this change is not likely clinically meaningful. Endothelial cell count was not significantly modified at the end of the study. Treatment failure or progression was noted in two patients (5%) over the followup period. CONCLUSION: Standard CXL treatment seems to be safe and able to stabilize both visual acuity and topographic parameters at four-year follow-up in advanced keratoconic eyes

Poly(vinyl chloride)(PVC) wire and cable insulation has poor thermal stability, causing the plasticizer to separate from the PVC chain and produce an oily residue, lowering the tensile elongation at break and thus increasing brittleness. We have added 4 wt.% of three different types of cross-linking agents and antioxidants, as well as mixtures of both, to improve the thermal stability of the plasticizer and tensile properties of PVC after thermal exposure. We performed tensile tests, tribological tests, profilometry, scanning electron microscopy(SEM) and water absorption determination before and after thermal exposure at 136 ℃ for 1 week. After adding the agents, elongation at break increased by 10 to 20 % while the wear rate and water absorption were lower than for the control sample. Less voids are seen in the SEM images after adding these two kinds of agents. The thermal resistance of the PVC cable insulation is best enhanced by combinations of cross-linking agents and antioxidants.

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Call number: LD2668 .T4 1985 J54 / Master of Science

As lesões cutâneas e queimaduras são considerados os principais causadores de danos e perdas dos tecidos moles. Em casos severos de trauma, os processos naturais de regeneração são insuficientes no reparo dos danos, resultando em lesões cutâneas crônicas. A desvitalização de matrizes homólogas ou heterólogas é uma alternativa para a produção de matrizes dérmicas. A pele porcina é bastante similar à pele humana, podendo ser utilizada como matriz de colágeno na regeneração de tecido mole. Além disso, ela tem como constituinte principal o colágeno tipo I, e, assim, pode ser utilizada em queimaduras de segundo grau. Este trabalho teve como objetivo a preparação e caracterização de matrizes extracelulares de colágeno tipo I por meio de hidrólise alcalina e reticulação com glutaraldeído (GA). As matrizes de colágeno foram obtidas a partir da hidrólise alcalina de pele porcina, com posterior reticulação com GA, em diferentes concentrações (0-0,1%) e tempos de reação (15 e 45 min). As matrizes foram caracterizadas através de determinação do conteúdo de elastina, estabilidade biológica (tripsina), Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), termogravimetria (TG/DTG), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e citotoxicidade in vitro. Através da determinação do conteúdo de elastina, foi possível determinar a massa média de colágeno presente nas matrizes, a qual foi de 95,2?0,2% (m/m), e a massa média de elastina, que foi de 4,8?0,2% (m/m), e também verificar que independente do tratamento, a elastina estava presente nas matrizes. O ensaio de estabilidade biológica mostrou que o tratamento com GA diminui a biodegradação do material; sendo obtidos porcentagens de degradação que variaram de 83,6%?1,1 (0% GA) a 46,1%?0,7 (0,085%-45min), indicando, assim, que com o aumento da concentração de GA e do tempo de reação, há uma diminuição da porcentagem de degradação. Pela análise termogravimétrica, foi observado que o colágeno presente nas matrizes tornou-se mais estável termicamente em conseqüência do aumento do grau de reticulação e, portanto, mais resistentes à degradação térmica. Os resultados de DSC confirmam os de termogravimetria devido ao aumento nos valores das temperaturas de desnaturação das matrizes em função do aumento do tempo de reação e da concentração de GA. Pela análise das fotomicrografias, pôde ser observado que após a reticulação com GA, as fibras de colágeno tornam-se mais organizadas e definidas; e essa definição torna-se maior com o aumento da concentração de GA. Os resultados de citotoxicidade in vitro mostraram que as matrizes analisadas são citotóxicas possivelmente devido a gordura remanescente, sendo necessário a realização de um pré-tratamento. Assim, a preparação de matrizes derivadas de pele porcina com diferentes tempos de degradação, as quais podem ser utilizadas na reconstrução de tecidos moles, é viável. / Cutaneous lesions and burns are considered the main causes of damage of soft tissues. In severe cases of trauma, the natural processes of regeneration are insufficient in the repair of the damage, resulting in chronic cutaneous lesions. Desvitalization of homologous or heterologous matrices is an alternative for the production of dermal matrices. The porcine skin is quite similar to the human skin and can be used as collagen matrix in soft tissue regeneration. Besides, it contains type I collagen as the main constituent and thus, it can be used in second degree burns. The objective of this work was the preparation and characterization of type I collagen extracellular matrices with alkaline hydrolysis and glutaraldehyde (GA) crosslinking. The collagen matrices were obtained from the alkaline hydrolysis of porcine skin, with subsequent GA crosslinking, in different concentrations (0 - 0,1%) and reaction time (15 and 45 min). Matrices were characterized by determination of the elastin content, biological stability (trypsin), differential scanning calorimetry (DSC), termogravimetry (TG/DTG), scanning electron microscopy (SEM) and a preliminar assay of in vitro cytotoxicity. Elastin and collagen content were 4,8±0,2% (m/m) and 95,2±0,2% (m/m), respectively. Biological stability results showed that GA crosslinking reduces matrix biodegradation; as degradation varied from 83,6%±1,1 (0% GA) to 46,1%±0,7 (0,085% - 45min), demonstrating, thus, that with the increase of GA concentration and reaction time, there was a decrease of degradation. For termogravimetric analysis it was observed that the collagen present in the matrices become termically more resistant as a consequence of the increasing crosslink degree and, therefore, more resistant to thermal degradation. DSC results, similar to termogravimetric ones, showed an increase in denaturation temperatures as a function of increasing reaction time and GA concentration. SEM analysis showed that after the GA crosslinking, collagen fibers become more organized and defined; and that definition improved with increasing GA concentration. Preliminar assay of in vitro cytotoxicity showed that treated matrices are cytotoxic possibly due to remaining fat, being necessary the accomplishment of a pre-treatment. Therefore, porcine skin matrices preparation with different degradation times, which can be used in the soft tissue reconstruction, are viable.