Atualmente há um número crescente de idosos necessitando reabilitação com enxerto ósseo, no entanto pouco se sabe sobre o efeito do envelhecimento fisiológico sobre este processo. Este estudo teve como objetivo comparar a regeneração óssea guiada na mandíbula de ratos adultos e velhos. Ratos Wistar machos, com 9 meses (adultos) e 20 meses (velhos) de idade, foram avaliados 0, 7, 28 e 120 dias após a cirurgia. O protocolo cirúrgico incluiu a remoção de osso autógeno da calvária e sua fixação com implante de titânio na mandíbula. A formação óssea foi avaliada através da densidade mineral óssea (DMO), microtomografia computadorizada (?CT), análise histomorfométrica e taxa de aposição mineral. Cento e vinte dias após a cirurgia, os animais velhos apresentaram uma redução da variação da DMO na tíbia quando comparada com adultos (-0,022±0,007 vs. 0,011±0,004 g/cm2, respectivamente, p=0,004) e no fêmur (-0,036±0,01 vs. 0,024±0,007 g/cm2, respectivamente, p=0,000). A análise de ?CT revelou uma redução no percentual de volume ósseo nos ratos velhos quando comparados aos adultos (52,34±1,98 vs. 61,46±2,0 %, respectivamente, p=0,032). A análise histomorfométrica confirmou estes dados, tanto no percentual de área óssea (44,0±1,9 vs. 51,0±1,4 e %, velho vs. adulto, p=0,014) quanto no contacto osso-implante (63,5±3,4 vs. 73,0±1,7%, velho vs. adulto, p=0,028). A taxa de aposição mineral óssea também foi significativamente menor nos ratos velhos em comparação com os adultos, tanto na região da mandíbula (1,23±0,05 vs 2,62±0,33 ?m/dia, respectivamente, p=0,001) quanto na região do implante (0,16±0,03 vs. 1,17±0,06 ?m/dia, respectivamente, p=0,001). Em conclusão, nossos resultados sugerem que o processo de envelhecimento, por si só, afeta a capacidade de regeneração ossea de animais velhos que não são caracterizados como osteoporóticos e sugerem que isso deva ser levado em conta durante o tratamento de pacientes idosos. / Currently there are an increasing number of elderly requiring rehabilitation with bone graft, however little is known about the effect of physiological aging on this process. This study aimed to compare guided bone regeneration in adult and old normal rats. Male Wistar rats with 9 months (adult) and with 20 months (old) were evaluated at 0, 7, 28 and 120 days after surgery. The surgical protocol included the removal of autogenous parietal bone and insertion in the jaw with titanium implant. Bone formation was evaluated through bone mineral density (BMD), X-ray computerized microtomography (3D?CT), histomorphometric analysis and mineralization apposition rate. At baseline, adults and old animals presented similar values of BMD. 120 days after surgery, old animals presented a reduction of tibia BMD when compared with adults (-0.022±0.007 vs. 0.011±0.004 g/cm2, respectively, p=0.004) and of femur (-0.036±0.01 vs. 0.024±0.007 g/cm2, respectively, p=0.000). The 3D?CT analysis revealed a reduction of new-formed bone volume in the old group when compared with adult (52.34±1.98 vs. 61.46±2.0 %, respectively, p=0.032). Histomorphometric analysis corroborates these data, since 120 days after surgery the % of bone area and bone-implant contact were impaired in old rats. Mineralization apposition rate was also impaired in mandible and at implant region of old rat. Together our results suggest that the ageing process per se affect bone regenerative capacity and calls for attention of surgeons to this retard during the treatment of elderly patients.

O ranelato de estrôncio (RS) diminui a reabsorção óssea e ao mesmo tempo age como um agente anabólico deste tecido. Este estudo foi realizado para avaliar os efeitos da ovariectomia e do tratamento com RS na reparação de defeitos ósseos em fêmures e nos componentes moleculares do osso em ratas. Vinte e sete ratas adultas foram submetidas a ovariectomia ou cirurgia Sham e, após trinta dias, defeitos ósseos em fêmures foram confeccionados e os animais divididos em três grupos: ovariectomizadas (OVZ), cirurgia Sham (SHAM) e ovariectomizadas + tratamento com 625 mg/kg/dia de RS (RS). A eutanásia foi realizada quatro semanas após a cirurgia do defeito ósseo. A reparação do defeito ósseo foi analisada por microtomografia computadorizada (?CT) e a composição química do tecido ósseo foi verificada por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS). O grupo SHAM apresentou em média volume ósseo (BV) superior ao grupo OVZ (p=0,014) e o volume ósseo relativo (BV/TV) foi cerca de 8% superior ao grupo OVZ. A comparação entre SHAM e RS apresentou valores limítrofes para essas variáveis. A espessura trabecular (Tb.Th) no grupo RS foi significativamente maior que no grupo OVZ cerca de 1,8% (p = 0,049) e não diferiu em média do grupo SHAM. Não houve diferenças significativas nas relações que avaliam compostos inorgânicos sobre orgânicos nos grupos. A razão das áreas das bandas em 1057 e 1023 cm-1 para o cálculo do IC foi 1.024 no grupo SHAM, 1.015 no grupo RS e 1.108 no grupo OVZ. No estudo da banda de amida III foi observado nos animais ovariectomizados uma possível mudança na estrutura secundária das proteínas da matriz devido a uma diminuição das estruturas ?-hélice e random coil (RC) e aumento de ?-sheet. A maturidade do colágeno estimada pela relação de sub-bandas de amida I (1660/1690) foi menor no grupo RS. Neste grupo houve um aumento significativo de estrôncio (Sr) incorporado ao tecido ósseo e uma diminuição de cálcio (Ca) avaliados pela técnica do EDS. Os resultados demonstram que o tratamento sistêmico com RS promoveu a reparação óssea e melhorou a microarquitetura do osso neoformado no interior do defeito. No entanto, os resultados das análises com FTIR sugerem que o RS não reverteu as alterações na matriz orgânica ocasionadas pela ovariectomia e diminuiu as ligações cruzadas de colágeno maturas. / Strontium ranelate (SR) decreases bone resorption and at the same time acts as an anabolic agent in this tissue. This study was conducted to evaluate the effects of ovariectomy and treatment with SR on the repair of bone defects and molecular components of bones in femurs. Adult female rats (n=27) were subjected to ovariectomy or Sham surgery. Thirty days after surgery, a defect was made in the femur and the animals were divided into three groups: ovariectomy (OVZ), Sham surgery (SHAM) and ovariectomy plus treatment with SR, 625 mg / kg / day (SR). Euthanasia was performed four weeks after surgery to cause the bone defect. Repair in bone defect was assessed by computed microtomography (?CT) and the chemical composition of bone tissue was analyzed by Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The SHAM group showed mean values for bone volume (BV) higher than those of the OVZ group (p = 0.014) and the relative bone volume (BV / TV) was about 8% higher than that of the OVZ group. Comparison between SHAM and SR showed borderline values for these variables. In the SR group, the average value for trabecular thickness (Tb.Th) was significantly higher (~1.8%) than that in the OVZ (p = 0.049) group and did not differ from that of the SHAM group. Significant difference was not observed in the relation between inorganic and organic compounds in the three groups. The ratio of the areas of the bands in 1057 and 1023 cm-1 for the calculation of IC was 1,024 in the SHAM group, 1,015 in the RS group and 1,108 in OVZ group. In the study of the amide III band, a change in the proportion of secondary structure of matrix proteins was observed in ovariectomized animals, possibly a decrease in of ?-helical and random coil (RC) and an increase in ?-sheet structures. The collagen cross-linking network maturity estimated by the relation between amide I subbands (1660/1690) showed the smaller number in the SR group. In this group, a significant increase in the amount of strontium (Sr) and a decrease in the amount of calcium (Ca) embedded to bone tissue, as assessed by the EDS technique, were also observed. The results demonstrate that systemic treatment with SR promoted bone repair and improved microarchitecture of the newly formed bone within the defect. However, results of analyses with FTIR suggest that the SR has not reversed the alterations caused by ovariectomy in the organic matrix and decreased cross-linking of collagen mature.

Le rendement des turboréacteurs peut être amélioré en minimisant le jeu aube-carter, réduisant ainsi les pertes aérodynamiques. Ces jeux réduits occasionnent des risques de contact entre les aubes en rotation à grande vitesse et le carter moteur. Des matériaux sacrificiels, appelés matériaux abradables, sont alors déposés sur le carter pour limiter les endommagements induits par ces contact. Ces interactions font intervenir un grand nombre de mécanismes d’endommagement bénéfiques ou néfastes au bon fonctionnement du joint abradable et à la fiabilité du moteur. L’objectif de cette thèse est alors de comprendre, prédire et quantifier les différents endommagements et les efforts d’interaction associés pour des matériaux abradables obtenus à l’aide de paramètres procédés différents. Un dynamomètre triaxial a été développé afin de reproduire l’interaction locale entre l’extrémité de l’aube et le matériau abradable à très grande vitesse (50 – 300 m/s) lors de phases transitoires. La mesure d’efforts d’interaction lors de contacts de très courte durée (300 µs – 1 ms) nécessite une bande passante importante. Une méthode de correction basée sur l’analyse modale expérimentale a été mise en œuvre afin d’étendre la bande passante naturelle du dynamomètre et d’atténuer les couplages entre les différentes voies de mesure. Les mécanismes d’endommagements des abradables ont été étudiés à partir d’analyses post-mortem et corrélés aux efforts et vitesse d’interactions / The turbofan efficiency can be improved by minimizing the blade-casing gap, thus reducing the aerodynamic loss. The reduced gap conduces to contact risk between the high-speed rotating blades and the engine case. Sacrificial materials, called abradable materials, are deposited on the casing to limit the damage caused by these contacts. These interactions involve a lot of damage mechanisms, which can be adverse or beneficial to the proper performance of the abradable seal and to the reliability of the engine. The aim of this thesis is to understand, predict and quantify the different damages and the interaction forces associated for abradable materials obtained with different process parameters. A triaxial dynamometer was developed to reproduce the local high-speed interactions (50 – 300 m/s) between the blade tip and the abradable material during transitional phases. The interaction forces measurement during short-lived contacts (300 µs – 1 ms) requires a large bandwidth. A correction method based on experimental modal analysis was implemented to extend the natural bandwidth of the device and attenuate the crosstalk between the different measurement channels. The damage mechanisms of abradable materials were studied by post-mortem analysis and correlated to the interaction forces and velocity

Ce travail de thèse de doctorat, effectué au sein du Département de Chimie Appliquée (au Laboratoire de Génie Chimique, LGC), vise à réaliser létude de lécoulement dun fluide dans des géométries complexes rencontrées en Génie Chimique (les empilages aléatoires et structurés, souvent utilisés dans des colonnes dadsorption et de distillation) par la méthode de Boltzmann sur réseau (Lattice Boltzmann Method, LBM) et à développer un outil numérique de simulation sous la forme dun code de calcul tridimensionnel. Dans le but daméliorer les performances de ces éléments complexes, qui conduisent à une efficacité et une sélectivité accrue des procédés se produisant dans les colonnes de distillation et dadsorption, il est donc intéressant dexaminer avec plus de précision la description des phénomènes de transport se produisant à léchelle locale dans ces milieux. Dans un premier temps, les concepts et les équations macroscopiques qui dérivent de lécoulement dun fluide ont été succinctement passés en revue, ainsi que le modèle de turbulence qui a été utilisé. Nous présentons ensuite, les éléments théoriques de la méthode de Boltzmann sur réseau, après quelques détails sur le modèle Gaz sur réseau, dont elle est dérivée. La méthode de Boltzmann sur réseau se démarque des schémas traditionnels en résolvant numériquement une équation basée sur la physique statistique. Les codes des modèles SRTLBE (équation de Boltzmann sur réseau à un seul temps de relaxation) et MRTLBE (équation de Boltzmann sur réseau à plusieurs temps de relaxation) à trois dimensions, de même que des conditions aux limites convenables ont été écrits dans un langage de programmation, puis validées sur des cas types de la littérature : un écoulement laminaire dans un conduit de section carrée et un écoulement de jet turbulent rectangulaire à 3D. Les codes implémentés dans une grille de calcul ont permis de simuler des écoulements de fluides dans des structures très complexes qui ont été obtenues par une technique expérimentale avancée : la microtomographie à rayons X. Létude dune mousse métallique, dun filtre à charbons actifs et dun filtre de capture daérosols ont été présentés. Les résultats numériques ont été comparés avec succès aux mesures expérimentales et à des corrélations de la littérature. Une autre étude a concerné létude de lécoulement à travers deux feuilles de Mellapak 250 Y. Les champs et contours de vitesse ainsi obtenus ont été soigneusement analysés et commentés à la fois en régime laminaire et en régime turbulent. Les résultats hydrodynamiques ont été comparés avec des mesures expérimentales ainsi quavec des valeurs calculées par des corrélations disponibles dans la littérature. Les modèles existant ont été analysés. Enfin, ces simulations (LBM) ont été comparées à celles effectuées dans les mêmes conditions opératoires, avec le code de calcul classique FLUENT.

L’objectif de ce travail est d’élaborer et de caractériser pour des applications biomédicalesun matériau auto-enchevêtré à base d’une seule fibre d’alliage à mémoire deforme de type Nickel-Titane. Nous avons optimisé un procédé de fabrication consistantà enchevêtrer et figer un ressort par des traitements thermiques. Les échantillonsont été caractérisés en compression et traction, avec suivi par caméra optique ettomographie in-situ. Les structures obtenues sont homogènes, isotropes, superélastiquesà température ambiante jusqu’à des déformations d’au moins 30%, et peuventdevenir ferroélastiques avec un effet mémoire d’au moins 16% par un traitement thermiqueadditionnel. Leur comportement en compression est consolidant puis dilatantet en traction, légèrement auxétique. Une comparaison avec des milieux similairesconstitués de fils ductiles et viscoélastiques, ainsi qu’avec des simulations par élémentsdiscrets sur des milieux élastiques sans frottement, montre que les propriétésmécaniques des structures auto-enchevêtrées sont contrôlées par leur architecturesingulière, à mi-chemin entre milieux continus et discrets. / The aim of this work is to process and characterize for biomedical applications,self-entangled structures made of a single NiTi shape memory fiber. We have optimizeda processing route consisting in entangling and shape-setting a spring bythermomechanical treatments. The samples were characterized in compression andtension, using optical and x-ray tomographic observations. The structures thus obtainedare homogeneous, isotropic, superelastic at room temperature up to strains ofat least 30%, and can become ferroelastic with a shape memory effect up to at least16% strain by an additional heat treatment. The mechanical behavior in compressionis first consolidating and then dilating, while in tension, the samples are slightlyauxetic. A comparison with similar media made of ductile and viscoelastic fibers,as well as with discrete element simulations on friction-free elastic fibers, show thatthe mechanical properties of these self-entangled structures are controlled by theirunique architecture, in-between continuous and discrete media.

L’objectif de ce travail est d’élaborer et de caractériser pour des applications biomédicalesun matériau auto-enchevêtré à base d’une seule fibre d’alliage à mémoire deforme de type Nickel-Titane. Nous avons optimisé un procédé de fabrication consistantà enchevêtrer et figer un ressort par des traitements thermiques. Les échantillonsont été caractérisés en compression et traction, avec suivi par caméra optique ettomographie in-situ. Les structures obtenues sont homogènes, isotropes, superélastiquesà température ambiante jusqu’à des déformations d’au moins 30%, et peuventdevenir ferroélastiques avec un effet mémoire d’au moins 16% par un traitement thermiqueadditionnel. Leur comportement en compression est consolidant puis dilatantet en traction, légèrement auxétique. Une comparaison avec des milieux similairesconstitués de fils ductiles et viscoélastiques, ainsi qu’avec des simulations par élémentsdiscrets sur des milieux élastiques sans frottement, montre que les propriétésmécaniques des structures auto-enchevêtrées sont contrôlées par leur architecturesingulière, à mi-chemin entre milieux continus et discrets. / The aim of this work is to process and characterize for biomedical applications,self-entangled structures made of a single NiTi shape memory fiber. We have optimizeda processing route consisting in entangling and shape-setting a spring bythermomechanical treatments. The samples were characterized in compression andtension, using optical and x-ray tomographic observations. The structures thus obtainedare homogeneous, isotropic, superelastic at room temperature up to strains ofat least 30%, and can become ferroelastic with a shape memory effect up to at least16% strain by an additional heat treatment. The mechanical behavior in compressionis first consolidating and then dilating, while in tension, the samples are slightlyauxetic. A comparison with similar media made of ductile and viscoelastic fibers,as well as with discrete element simulations on friction-free elastic fibers, show thatthe mechanical properties of these self-entangled structures are controlled by theirunique architecture, in-between continuous and discrete media.

Ce travail porte sur la mise en forme des matériaux composites à matrice polymère renforcée par des fibres courtes dont les performances physiques et mécaniques sont directement reliées à la distribution spatiale et à l’orientation des renforts employés. Il se focalise sur l’étude des mécanismes de déformation se produisant au cours de l’écoulement de ces systèmes qui se comportent comme des suspensions de fibres non-newtoniennes. Le problème est abordé par une procédure originale combinant images 3D acquises en temps réel et simulations numériques avancées, réalisées à l’échelle des fibres. Dans le premier cas, des suspensions modèles avec fluide suspensif non-newtonien ont été déformées en compression dans des conditions confinées dans un microtomographe à rayons X synchrotron. Cette technique a permis l’acquisition en temps réel de clichés 3D à forte résolution spatiale de l’écoulement des suspensions. Dans le deuxième cas, un code de calculs éléments finis 3D a été utilisé, celui-ci étant capable de décrire finement des objets immergés dans des fluides non-newtoniens, par des level-sets et des techniques de remaillage anisotrope. La pertinence des simulations numériques dans les régimes de concentration dilués à semi-dilués a été jaugée par une comparaison expériences-simulations avancée.De là, dans le régime de concentration dilué, nous montrons que le confinement de l’écoulement et le comportement rhéofluidifiant du fluide suspensif ont une influence mineure sur la cinématique des fibres, si ces dernières sont suffisamment éloignées des plateaux de compression. Si ce prérequis n’est pas respecté, l’effet du confinement devient important. Des modifications au modèle heuristique d’haltère de la littérature ont été proposées pour corriger la cinématique de fibres. Dans le régime semi-dilué, des déviations de la cinématique de fibres sont également observées au cœur des suspensions. Ces déviations sont principalement liées aux interactions hydrodynamiques entre fibres suffisamment voisines. La cinématique des fibres prédite par le modèle de Jeffery et les approximations de champ affine sont mises en défaut. Dans le régime concentré, si l’évolution de l’orientation globale de la suspension est étonnamment bien décrite par l’équation de Jeffery, de très importantes fluctuations des champs de translation et de rotation des fibres sont observées à l’échelle des fibres. Celles-ci sont induites par les nombreux contacts entre fibres qui peuvent par ailleurs être correctement prédits par le modèle de tube. / This study focuses on the processing of short fibre-reinforced polymer composites. The physical and mechanical properties of these materials are mainly affected by the position and orientation distribution of fibres induced during their forming. Thus, we analysed the flow-induced micro-mechanisms that arose at the fibre scale during the forming stage of these complex systems which behave as non-Newtonian fibre suspensions. For that purpose, an original approach was developed by combining 3D imaging technique and direct numerical simulation, both performed at the fibre scale. Hence, several model fibre suspensions with a non-Newtonian suspending fluid and with a concentration regime that ranged from dilute to concentrated were prepared . They were subjected to confined lubricated compression loadings using a rheometer mounted on a synchrotron X-ray microtomograph. Thanks to very short scanning times, 3D images of the evolving fibrous microstructures at high spatial resolution were recorded in real-time. These experiments were also simulated using a dedicated Finite Element library enabling an accurate description of fibre kinematics in complex suspending fluids thanks to high performance computation, level sets and adaptive anisotropic meshing. The efficiency of the numerical simulation from the dilute to semi-dilute concentration regimes was assessed through experimental and numerical comparisons.Then, we showed that the confinement effect and the non-Newtonian rheology of the suspending fluid had a weak effect on the fibre kinematics, if the fibres were sufficiently far from the compression platens, typically the fibre-platen distance should be larger than twice the fibre diameter. Otherwise, confinement effects occurred. Some extensions of the dumbbell model were proposed to correct the fibre kinematics in this flow conditions. In semi-dilute concentration, deviations of the fibre kinematics compared to the Jeffery’s predictions were also observed and related to hydrodynamic interactions between fibres. In this case, the predictions of Jeffery’s model and the related assumption of affine fibre motions are less relevant. In the concentrated regime, even if the overall orientation of fibre suspension could be astonishingly well described by using the Jeffery’s model, strong fluctuations on each fibre motion and rotation were observed. These deviations were induced by the numerous fibre-fibre contacts, which could be correctly predicted by the tube model.

Cette étude porte sur la mise en forme des matériaux composites renforcés par des fibres ou des mèches de fibres courtes tels que les SMC ou les BMC. Un travail expérimental a dans un premier temps été réalisé à l’échelle macroscopique. Ce travail a permis de mettre au point un rhéomètre de compression lubrifiée ainsi que des méthodes d’essais et de dépouillement. Ceci permet de mieux caractériser la rhéologie des compounds SMC et BMC en traitant les problématiques de leur compressibilité et des frottements éventuels entre les parois du rhéomètre et la matière déformée. Un travail numérique a ensuite permis de simuler la mise en forme d’un BMC après l’identification des paramètres d’un modèle rhéologique simple à partir des données expérimentales obtenues sur le rhéomètre. Enfin, un travail expérimental à l’échelle microscopique a permis d’une part de caractériser finement les microstuctures de SMC modèles à partir de microtomographies à rayons X, et d’autre part de caractériser et de modéliser par le biais d’essais d’extraction de fibres les interactions entre les mèches formant le renfort fibreux de ces matériaux. / This study focuses on the processing of composite materials reinforced with short fibres or fibres bundles such as SMC or BMC. Firstly, an experimental work was carried-out at the macroscopic scale. This work led to the development of a lubricated compression rheometer and associated analysis methods to better characterize the rheology of SMC and BMC compounds, by accounting for the compressibility of compounds and the possible friction between the rheometer wall and the flowing composite. Numerical simulation was then achieved in order to simulate the forming of a BMC. For that purpose, the constitutive parameters of a simple tensorial rheological model were determined from experimental data obtained with the rheometer. Finally, an experimental work at the microscopic level allowed (i) the microstuctures of SMC models from X-ray microtomography micrographs and (ii) fibre pull-out experiment to be characterized, and the interaction mechanisms between the fiber bundles forming the fiber reinforcement of these materials to be modelled.

Le diagramme des phases du C60 continue d'être un sujet de discussion et de controverse, malgré la grande quantité de travaux expérimentaux et théoriques fait au fil des ans. Ceci est principalement dû au manque d'études in situ, a l'existence d´états désordonnés présentant des pics de diffraction très mal résolus et à la coexistence de plusieurs polytypes de faible densité. Ce manuscrit présente une étude systématique in situ des transformations hétérogènes du C60 sous haute pression et haute température dans la gamme 1-10 GPa et 300-1200 K. Afin de discriminer les poly(a)morphes de densité similaire dans des échantillons hétérogènes, nous avons utilisé une combinaison de micro-diffraction et micro-tomographie. Les échantillons ont été synthétisés dans une cellule Paris-Edimbourg et caractérisés à l'aide de diffraction des rayons X in situ en dispersion angulaire. Des images tridimensionnels à haute résolution ont été obtenus sur des échantillons trempés par la méthode de micro-tomographie de diffraction/diffusion. Cette méthode permet l'analyse 3D de l'intensité de diffusion reconstruite à partir de séries de projections 2D. Une telle analyse est non destructive et offre une grande sensibilité (0,1% en volume), une haute résolution spatiale (μm3) et peut être multimodale, fournissant des données quantitatives sur la morphologie, la densité, la composition élémentaire ou la structure des matériaux. En outre, nous décrivons le développement d´un système de micro-tomographie in situ sous haute pression et haute température en utilisant une nouvelle cellule rotative Paris-Edimbourg (RoToPEC), combinée avec le rayonnement synchrotron. La capacité à tourner complètement la chambre de l'échantillon sous charge, surmonte la contrainte d'ouverture angulaire limitée des cellules ordinaires et permet l'acquisition de projections tomographiques pour l'imagerie de plein champ ainsi que pour l'imagerie par micro-diffraction. Cette méthode innovante permet l´étude des matériaux sous conditions extrêmes de pression, température ou stress, et pourra être appliquée dans des domaines variés tels que la physique, la chimie, la science des matériaux ou la géologie. Le potentiel de cette nouvelle technique expérimentale est démontré par l'étude de la polymérisation de C60 sous haute-pression et haute température. Mots-clés: C60, diagramme de phase, diffraction, micro-tomographie, haute pression et haute température / The C60 reaction diagram continues to be a subject of discussion and controversy, despite the vast amount of experimental and theoretical work done over the years. This is mainly due the lack of in situ studies, the highly disordered-states showing poorly resolved diffraction peaks and the coexistence of several low-density polytypes. This manuscript presents a systematic in situ study of high-pressure–high-temperature forms C60 in the range of 1-10 GPa and 300-1200 K. In order to discriminate poly(a)morphs with similar densities in heterogeneous samples, we used a combination of microdiffraction and microtromography. The samples were synthesized in a Paris-Edinburgh cell and characterized using in situ angular dispersive X-ray diffraction. Three-dimensional submicron images were obtained on quenched samples using diffraction/scattering microtomography. This method provides 3D analysis of the scattering intensity reconstructed from sets of 2D microdiffraction projections. Such analysis is non-destructive and provides high sensitivity (0.1% volume), high spatial resolution (µm3) and can be multi-modal providing quantitative information on the morphology, density, elemental composition or structure of materials. Additionally, we describe the development of in situ high-pressure–high-temperature microtomography using a new rotating Paris-Edinburgh cell (RoToPEC) combined with synchrotron radiation. The ability to fully rotate the sample chamber under load, overcomes the limited angular aperture of ordinary high-pressure cells for acquiring tomographic projections in both, full-field imaging or microdiffraction modes. This innovative method enables dynamic studies of materials under extreme pressure-temperature-stress conditions, impacting areas such as physics, chemistry, materials science or geology. The potential of this new experimental technique is demonstrated on the in situ investigation of of high-pressure–high-temperature polymerization of C60 . Keywords: C60, phase diagram, diffraction, microtomography, high-pressure–high-temperature

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5384.pdf: 3646799 bytes, checksum: cae5edc100d549896cd5997951a21e99 (MD5) Previous issue date: 2013-06-21 / Universidade Federal de Sao Carlos / Lead (Pb) is an ubiquitous pollutant in the environmental ecosystem. Its distribution is mainly anthropogenic, coming from the burning of fossil fuels, mining and production of various industrial products. There is little knowledge of the effect of the Pb and its compounds on bone metabolism as well as potential therapies for frames contamination related to the lead. The aim of this study was to determine possible changes in the bones of adult rats contaminated with lead acetate correlated them to the effects of hydroxyapatite and the resveratrol in adult rats contaminated with lead acetate. The biomechanical, biometric, biophysical, microtomographic bone parameters, the radiographic density, the concentration of Pb and metalloproteinase activity in bone tissue were analyzed. The animals were distributed into 6 groups of 8 rats each: control, treated with saline 0.9% (0.1 ml/100g BM), hydroxyapatite, treat with hydroxyapatite (100 mg/kg BM), contaminated, treated with lead acetate (250 mg/kg BM), contaminated + hydroxyapatite, treated with lead acetate (250mg/kg BM) and hydroxyapatite (100mg/kg BM); the treatments were carry out once per week for 8 weeks by gastric gavage. The groups contaminated + resveratrol, treated with lead acetate (250 mg/kg BM) and resveratrol (0.7 mg/kg BM ) and DMSO, treated with dimethylsulfoxide (0.1 ml/100g BM), 5 times a week for 8 weeks by intraperitoneal injections. The contamination with lead acetate promoted incorporation of it in bone tissue leading to a reduction in bone strength of femurs and vertebrae, reduction of vertebral trabecular contingent, and increased activity of metalloproteins type 2. The treatment with hydroxyapatite (100 mg/kg MC) as well with resveratrol (0.7 mg/kg MC) prevented the deleterious effects of lead contamination at the proposed dose, including reducing the activity values of metalloproteins type 2 to levels similar to that of control group. Therefore, the results point to hydroxyapatite and resveratrol as potential treatment agents in lead contamination, preventing damage to the quality of bone tissue caused by this element. / Chumbo (Pb) é um poluente ubíquo no ecossistema cuja distribuição ambiental é principalmente antropogênica, oriunda da queima de combustíveis fósseis, mineração e fabricações industriais diversas. Há pouco conhecimento do envolvimento do Pb e seus compostos sobre o metabolismo ósseo bem como das potenciais terapias para quadros de contaminação relacionadas ao chumbo. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações ósseas causadas pelo acetato de chumbo correlacionado-as aos efeitos da hidroxiapatita e do resveratrol em ratos adultos contaminados com acetato de chumbo. Foram analisados os parâmetros biomecânicos, biométricos, biofísicos, microtomográficos ósseos, a densidade radiográfica, a concentração de Pb e a atividade de metaloproteinases no tecido ósseo. Os animais foram distribuidos em 6 grupos com 8 ratos cada: controle, tratados com salina 0,9% (0,1 ml/100g MC), hidroxiapatita, tratados com hidroxiapatita (100 mg/kg MC), contaminado, tratados com acetato de chumbo (250 mg/kg MC) e contaminado + hidroxiapatita, tratados com acetato da chumbo (250 mg/kg MC) e hidroxiapatita (100 mg/kg MC), 1 vez por semana, por 8 semanas pelo método de gavagem gástrica. Grupo contaminado + resveratrol, tratados com acetato da chumbo (250 mg/kg MC) e resveratrol (0,7 mg/kg MC) e DMSO, tratado com dimetilsulfóxido (0,1 ml/100g MC), 5 vezes por semana, por 8 semanas por meio de injeções intraperitoneais. A contaminação com acetato de chumbo promoveu incorporação de chumbo no tecido ósseo provocando redução da resistência óssea de fêmures e vértebras e do contingente trabecular das vértebras analisadas, promovendo aumento da atividade de metaloproteinases tipo 2. Tanto o tratamento com 100 mg/kg MC de hidroxiapatita quanto o de 0,7 mg/kg MC de resveratrol preveniram os efeitos deletérios da contaminação com chumbo na dose proposta, inclusive reduzindo os valores de atividade de metaloproteinases tipo 2 para níveis semelhantes ao do grupo controle. Portanto, os resultados apontam a hidroxiapatita e o resveratrol como potenciais agentes de tratamento preventivo na contaminação com chumbo, evitando os prejuízos à qualidade do tecido ósseo provocadas por este elemento.