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sj-docx-2-jor-10.1177_20551169241230861 – Supplemental material for Pancreatitis associated with Mycoplasma felis infection in a cat
No full textSupplemental material, sj-docx-2-jor-10.1177_20551169241230861 for Pancreatitis associated with Mycoplasma felis infection in a cat by Jennifer S Eiermann, Laureen M Peters, Stefano Bagatella, Jana Milenkovic, Stéphanie OA Jähne, Juliette B Burg-Personnaz, Simone Schuller and Alejandra C Valencia in Journal of Feline Medicine and Surgery Open Reports</p
sj-jpg-1-jor-10.1177_20551169241230861 – Supplemental material for Pancreatitis associated with Mycoplasma felis infection in a cat
No full textSupplemental material, sj-jpg-1-jor-10.1177_20551169241230861 for Pancreatitis associated with Mycoplasma felis infection in a cat by Jennifer S Eiermann, Laureen M Peters, Stefano Bagatella, Jana Milenkovic, Stéphanie OA Jähne, Juliette B Burg-Personnaz, Simone Schuller and Alejandra C Valencia in Journal of Feline Medicine and Surgery Open Reports</p
Nanomechanical Characterization of Bacterial Polyhydroxyalkanoates Using Atomic Force Microscopy
No full textPolyhydroxyalkanoates are a promising class of biopolymers that can allow the production of sustainable plastic materials. The mechanical properties of such materials are very important for possible industrial applications, but the amount of polymer required for common mechanical testing can be orders of magnitude more than what is possible to achieve with a lab-scale process. Nanoindentation with the Atomic Force Microscope allows an estimation of the Elastic Modulus that can be used as a preliminary measurement on PHA when only a limited amount of material is available. Poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) copolymers were analyzed, with moduli ranging from 528 ± 62 MPa to 1623 ± 172 MPa, according to both the composition and the crystallization kinetics
Thermally Conductive and Electrically Insulating Polymer-Based Composites Heat Sinks Fabricated by Fusion Deposition Modeling
No full text: This study explores the potential of novel boron nitride (BN) microplatelet composites with combined thermal conduction and electrical insulation properties. These composites are manufactured through Fusion Deposition Modeling (FDM), and their application for thermal management in electronic devices is demonstrated. The primary focus of this work is, therefore, the investigation of the thermoplastic composite properties to show the 3D printing of lightweight polymeric heat sinks with remarkable thermal performance. By comparing various microfillers, including BN and MgO particles, their effects on material properties and alignment within the polymer matrix during filament fabrication and FDM processing are analyzed. The characterization includes the evaluation of morphology, thermal conductivity, and mechanical and electrical properties. Particularly, a composite with 32 wt% of BN microplatelets shows an in-plane thermal conductivity of 1.97 W m-1 K-1, offering electrical insulation and excellent printability. To assess practical applications, lightweight pin fin heat sinks using these composites are designed and 3D printed. Their thermal performance is evaluated via thermography under different heating conditions. The findings are very promising for an efficient and cost-effective fabrication of thermal devices, which can be obtained through extrusion-based Additive Manufacturing (AM), such as FDM, and exploited as enhanced thermal management solutions in electronic devices
3D-Printable Polymer Composites With Unmodified Boron Nitride for Thermal Management in Flexible Electronics
No full textFlexible high-performance electronics are facing the challenge of managing increasing thermal loads in the latest devices. This study presents a one-step method for 3D printing flexible boron nitride (BN) polymer composites via vat photopolymerization, enhancing thermal conductivity by 270% to 0.8 W m-1 K-1 and improving dielectric properties (17% lower permittivity and 18% reduced dielectric loss). Unmodified h-BN microplatelets are integrated in a UV-curable polymer matrix, simplifying the manufacturing compared to functionalized or hybrid filler systems. Composites with 20 wt% BN achieve feature resolutions of 125 mu m with excellent dimensional fidelity, while mechanical properties show an increase in tensile strength of 215% and retain flexibility. The thermal performance of the 3D-printed structures is assessed using IR thermography under simulated operational conditions, confirming enhanced heat transfer in the BN-filled structures. Overall, this research presents a practical me..
Production and Characterization of Polyhydroxyalkanoates from Wastewater via Mixed Microbial Cultures and Microalgae
No full textIn the context of circular economy and sustainable production of materials, this project investigated the feasibility of producing sustainable polyhydroxyalkanoates (PHA) from microalgae and sludge used in the treatment of municipal wastewater. The overall process was studied looking at the main steps: microalgae production, fermentation of the biomass, production and characterization of the PHAs. It was possible to obtain blends of hydroxybutyrate-hydroxyvalerate copolymers with high molecular weights and different compositions depending on the nature of the feedstock (mixed volatile fatty acids). In some cases, almost completely amorphous PHA materials were obtained, suggesting a potential diversification of uses and applications
Dielectric polymer-based nanocomposites with enhanced thermal conductivity: formulation, characterization and Aerosol Jet Printing
No full textLAUREA MAGISTRALEI recenti progressi tecnologici nella microelettronica ad alta frequenza sono avanzati esponenzialmente negli ultimi decenni, ponendo nuove sfide tecniche. In questo contesto, i materiali con bassa costante dielettrica (k) sono diventati essenziali per soddisfare la richiesta di tempi di ritardo ridotti. Sebbene negli ultimi anni siano stati compiuti notevoli sforzi per sviluppare polimeri a bassa k, questi materiali devono anche soddisfare requisiti di migliorata dissipazione termica, stabilità termica, affidabilità e alta processabilità.
In questo studio, i nanocompositi polimerici con benzociclobutadiene (BCB) e nanofogli di nitruro di boro (BNNS) sono stati formulati e processati mediante Aerosol Jet Printing (AJP), una tecnologia di manifattura additiva (AM) per applicazioni nell'elettronica. A seguito dell’ottimizzazione delle proprietà reologiche, i nanocompositi, con BNNS fino al 20% in peso, sono stati stampati utilizzando AJP. L'effetto dei parametri di stampa è stato studiato sistematicamente utilizzando varie metodologie, tra cui il design of experiment (DOE), che ha permesso di ottenere stampe di alta qualità e la fabbricazione di pattern complessi con una risoluzione di 45 μm, dimostrando l'applicabilità pratica dell’AJP.
Bassi valori di permittività (2.3-2.6) e fattore di dissipazione (1.5 x 10^{-3}) sono stati misurati utilizzando la spettroscopia a impedenza. Le misurazioni di densità, calore specifico e diffusività termica, hanno permesso il calcolo della conducibilità termica. È stato riscontrato un miglioramento della conducibilità termica del 232%, in linea con le previsioni teoriche, confrontando il polimero puro, con un valore di 0.29 W/mK, e il nanocomposito con il 20% in peso di BNNS, che ha raggiunto un valore di 0.69 W/mK. Inoltre, l'analisi termogravimetrica ha dimostrato un'elevata stabilità termica, con temperature di degradazione superiori a 440°C.
Le eccellenti proprietà dielettriche e termiche dei nanocompositi progettati, combinate con l’elevata processabilità mediante AJP con parametri di stampa ottimizzati per ottenere pattern complessi di alta qualità, suggeriscono il loro potenziale utilizzo nell'industria della microelettronica con applicazioni come componenti avanzati a bassa costante dielettrica.Recent technological advancements in high-frequency microelectronics have progressed exponentially over the past decades, posing new challenges. In this context, materials with low dielectric constant (k) have become essential to satisfy the demand for low delay times. Although significant efforts have been made in recent years to develop low-k polymers, these materials must also meet the requirements of improved heat dissipation, thermal stability, reliability, and high processability.
In this study, polymer-based nanocomposites with benzocyclobutadiene (BCB) and boron nitride nanosheets (BNNS) as fillers are designed and processed by Aerosol Jet Printing (AJP), an additive manufacturing (AM) technology, with applications in electronics. After optimizing the rheological properties, nanocomposites with filler content up to 20 wt% were printed using AJP. The effect of printing parameters was systematically studied using various methodologies, including the design of experiment (DOE) approach, which allowed for high-quality prints and the fabrication of complex patterns with a resolution of 45 μm, demonstrating the practical applicability of AJP.
The variation in properties related to the incorporation of BNNS was investigated. Low permittivity (2.3-2.6) and dielectric loss (1.5 x 10^{-3}) were measured using impedance spectroscopy. Density measurements, as well as specific heat capacity and thermal diffusivity measurements, allowed the calculation of thermal conductivity. Thermal conductivity was found to be enhanced by 232%, consistent with theoretical predictions, comparing the plain polymer, with a value of 0.29 W/mK, and the nanocomposite with 20 wt% BNNS, reaching 0.69 W/mK. Furthermore, thermogravimetric analysis demonstrated high thermal stability, with degradation temperatures above 440°C.
The excellent dielectric and thermal properties of the designed nanocomposites, combined with the successful processing by AJP with optimized printing parameters to achieve high-quality complex patterns, suggest their potential use in the microelectronics industry with applications as advanced low dielectric constant components
Characterization of a family of bioplastics : bacterial polyhydroxyalkanoates
No full textLAUREA MAGISTRALECon una società sempre più globalizzata e connessa, alla perenne ricerca di una crescente quantità di energia e risorse per sostenere la sua crescita senza fine, la pressione sugli ecosistemi terrestri si fa sempre più insostenibile. La progressiva constatazione dell’esistenza di limiti intrinseci nel pianeta terra sta lentamente alimentando una transizione verso una gestione delle risorse sempre più integrata e sostenibile. In questo contesto, l’applicazione di nuove tecnologie e metodi agli impianti di trattamento delle acque reflue in un’ottica di bioraffineria potrebbe condurre alla valorizzazione dei sottoprodotti di processo, con una conseguente riduzione dell’impatto ambientale e nuove prospettive economiche.
Questo studio si pone all’interno del progetto “Wast4Bioplast - turning waste into viable bioplastics” finanziato da Fondazione Cariplo, e mira a dimostrate la possibilità di produrre bioplastiche dai fanghi provenienti dal trattamento delle acque reflue, riducendo così i costi e l’impatto degli impianti di trattamento.
In questo studio, PHA ottenuti da un impianto pilota sono stati studiati come possibile materiale per la produzione di bioplastiche. In particolare, è stata svolta una caratterizzazione al fine di definire la variazione delle proprietà dei biopolimeri in funzione delle condizioni di accumulo selezionate. Per i PHA testati, è stato possibile definire le condizioni di accumulo migliori in base alle caratteristiche riportate dal materiale. Inoltre, le prove condotte hanno messo in luce le proprietà interessanti per eventuali applicazioni commerciali della bioplastica, ponendo attenzione anche agli attuali limiti del materiale.
La caratterizzazione effettuata sui PHA ha incluso l’analisi composizionale e microstrutturale, mediante tecnica spettroscopica di risonanza nucleare magnetica sia dell’idrogeno-1 sia del carbonio-13. La misura dei pesi molecolari è stata svolta con cromatografia a permeazione di gel e viscosimetria in soluzione diluita. Le caratteristiche di idrofobicità dei PHA sono state discusse registrando l’angolo di contatto con la tecnica della goccia sessile, mentre la morfologia superficiale è stata osservata con mediante microscopia ottica e microscopia a forza atomica, a diversi livelli di ingrandimento. La calorimetria a scansione differenziale è stata utilizzata per le analisi termiche del materiale, permettendo di identificare le temperature caratteristiche, ottenere una stima del grado di cristallinità, e delineare in maniera qualitativa la cinetica di cristallizzazione dei PHA in funzione della composizione. Inoltre, prove di nanoindentazione effettuate con microscopio a forza atomica hanno consentito di avere informazioni sulle proprietà elastiche nano-meccaniche, mediante l’estrapolazione del modulo di Young.
Infine, sono stati prodotti blend di PHA e acido polilattico (PLA) con l’obiettivo di studiare la possibilità di regolare le proprietà del materiale in funzione del contenuto relativo dei due costituenti. Comunque, le analisi termiche hanno mostrato scarsa miscibilità dei costituenti.
È stato evidenziato come l’impiego di diversi nutrimenti (acido acetico (HAc) e acido propionico (HPr)), e in differenti rapporti relativi (100:0, 60:40, 50:50, 30:70 HAc:HPr), durante la fase di accumulo del PHA nella biomassa, possa alterare la composizione del biopolimero risultante. Infatti, le analisi composizionali mediante risonanza nucleare magnetica dell’idrogeno-1 hanno riportato che i batch di biopolimero erano copolimeri di poliidrossibutirrato-co-idrossivalerato (PHBV), con un contenuto medio di unità di idrossivalerato variabile da 2% a 74% in moli, in funzione del nutrimento utilizzato. L’analisi microstrutturale, effettuata con risonanza nucleare magnetica del carbonio-13, ha messo in luce che i batch ottenuti erano miscele eterogenee costituite da domini di PHBV aventi deversi contenuti di unità di idrossivalerato.
I PHA, ottenuti dalla biomassa per estrazione chimica con solvente, e nello specifico cloroformio, hanno riportato pesi molecolari elevati (maggiori di 100'000 Da) e distribuzione dei pesi molecolari medio-stretta (indice di polidispersione medio pari a 1.75) tramite cromatografia a permeazione di gel. Le analisi superficiali con misura dell’angolo di contatto hanno confermato il comportamento moderatamente idrofobico che caratterizza i PHA. Inoltre, è stata rilevata una dipendenza di tale caratteristica dalla composizione chimica: il diverso contenuto di unità di idrossivalerato nei copolimeri ha portato ad una variazione dell’angolo di contatto. Al contrario, non è stata osservata una variazione della morfologia superficiale alle scale indagate per i diversi batch di PHA. Questi, infatti, hanno evidenziato due morfologie caratteristiche entrambi aventi una superficie rugosa, in maniera indipendente dalla composizione. Le analisi termiche e nano-meccaniche hanno messo in risalto le diverse proprietà dei PHA con un limitato contenuto di idrossivalerato, ottenuti con un nutrimento di solo HAc, rispetto agli altri batch. Quest’ultimi, essendo costituiti da molteplici domini di PHBV, hanno infatti evidenziato proprietà termiche ed elastiche simili. A titolo di esempio, in sono riportati i moduli di Young estrapolati dalle curve forza-distanza ottenute dai test di nanoindentazione con microscopio a forza atomica. Tali confronti hanno evidenziato la necessità di isolare i singoli domini presenti nelle miscele eterogenee dei batch di PHA estratti, al fine di caratterizzare dei PHBV con maggior controllo composizionale. Un frazionamento solvente/non-solvente è stato impiegato a tale scopo per un batch specifico. Questo processo ha confermato la presenza all’interno del singolo batch di molteplici frazioni di PHBV, la cui composizione era differente rispetto al contenuto medio di idrossivalerato misurato con risonanza magnetica nucleare dell’idrogeno-1. In particolare, è stata isolata una frazione con proprietà promettenti dal punto di vista applicativo, con possibilità di superare alcuni dei principali limiti che caratterizzano il polimero di poliidrossibutirrato (PHB). Il copolimero ha mostrato essere costituito da 88% in moli di unità di idrossivalerato. L’analisi spettroscopica di risonanza magnetica nucleare del C-13 ha suggerito la presenza di lunghe sequenze di unità di idrossivalerato in catena, con una microstruttura a blocchi. La cromatografia a permeazione di gel ha riportato un peso molecolare medio ponderale di 279'000 Da, con un indice di polidispersione pari a 1.34. La temperatura di fusione di questo copolimero semi-cristallino è risultata essere pari a 106 °C. Tale valore consentirebbe un’agevole processabilità del materiale, evitando degradazione termo-ossidativa, tipicamente in atto a temperature maggiori dei 170 °C. Per questo campione, la caratterizzazione nano-meccanica mediante microscopio a forza atomica ha evidenziato un modulo di Young pari a 708 ± 78 MPa dopo 7 giorni dalla deposizione per spin coating in forma di film sottile. Questa riduzione del modulo elastico, rispetto al copolimero puro di PHB, è da intendersi positivamente. Concludendo, le proprietà mostrate da alcuni PHBV sono risultate promettenti per eventuali future applicazioni nel mercato come bioplastica alternativa a plastiche prodotte da fonti fossili. Infatti, modificando il contenuto di idrossivalerato nel copolimero, è stato possibile alterare le caratteristiche del PHB, ottenendo un materiale le cui proprietà indagate richiamano quelle del polietilene.While a more and more globalized and connected society constantly seeks an increasing amount of energy and resources to sustain its indefinite growth, the pressure on earth’s ecosystems rapidly increases. The progressive acknowledgment of what the earth's boundaries are is gradually favoring a shift toward more integrated and sustainable management of resources. In this context, the application of new technologies and methods to the wastewater treatment plants in an optic of biorefinery could lead to a full valorization of the by-products leading to a lower environmental impact and new economic perspectives.
The innovation proposed by this work, within the framework of the project “Wast4Bioplast - turning waste into viable bioplastics” funded by Fondazione Cariplo, is to demonstrate the feasibility of producing high-quality bioplastics from wastewater while reducing the overall costs and impacts for wastewater treatment plants.
In this work, microbial PHAs obtained from a pilot plant have been studied as possible materials for bioplastics production. In particular, a comprehensive characterization was carried out to identify the properties variation of the produced biopolymers with the accumulation conditions. For the tested microbial PHAs, it was possible to highlight the best accumulation conditions according to the investigated properties. Possible attractive characteristics that could be exploited in commercial applications were pointed out, also focusing on the limits of the materials.
The characterization study involved compositional and microstructural analyses by hydrogen-1 and carbon-13 nuclear magnetic resonance, molecular weight measurements by gel permeation chromatography, and viscometry in dilute solution. The surface hydrophobicity and morphology were investigated by optical contact angle measurements, optical microscopy, and atomic force microscopy. Differential scanning calorimetry was carried out for thermal analyses. In addition, an advanced nano-mechanical characterization was performed by atomic force microscope nanoindentation test. In addition, PHAs blends with a commercial polylactic acid (PLA), a commonly used biopolymer, were produced and studied to investigate the possible tuning of the properties.
It was found that the carbon feeds used in the accumulation procedure could be specifically selected to tune the PHA-rich biomass composition. Nuclear magnetic resonance revealed that the produced biopolymers were blends of copolymers of poly(3-hydroxybutirate-co-3-hydrovalerate) (PHBV), with an average content of hydroxyvalerate units ranging from 2mol% to 74mol%, according to the carbon feed. The PHAs, that were extracted by means of chloroform, showed high molecular weights (above 100’000 Da) and, after a solvent/non-solvent fractionation, interesting thermal and nano-mechanical properties were observed.
In particular, the sample of P(3HB-co-88% 3HV) was successfully isolated and characterized. It evidenced a weight average molecular weight of 279’000 Da, with a polydispersity index of 1.34. Thermal analyses evidenced a melting temperate of 106°C, which allows the polymer processability without excessive degradation, and Young’s modulus, extrapolated by atomic force microscopy nanoindentation tests, of 708 ± 78 MPa. Such results open up the possibility of further studying PHA, which properties can be tuned as a polyethylene-like material, to use it as a valid bioplastic, alternative to conventional fossil-based plastics
3D‐Printed Mixed Ionic‐Electronic Conductive Polymer Composites for Long‐Term Bioelectronic Sensing
No full textReliable, long-term monitoring of health data is becoming increasingly essential in modern healthcare. While computational and machine learning capabilities continue to advance, the lack of lightweight, conformable, and customizable hardware remains a key limitation. In the context of heart health, traditional electrocardiogram (ECG) electrodes are rigid and often uncomfortable for continuous wear. Existing soft electrodes tend to be either cost-prohibitive or unreliable over extended use. In this work, all-polymer, 3D-printed, highly stable, and conformable ECG patches are developed for long-term signal acquisition. Through material optimization, composite materials with electrical conductivity up to 1.7 S cm−1 are developed, maintaining over 85% of their conductivity after 60 days of exposure to open air. These materials also exhibit remarkable stretchability (strain at break up to 253%) and high mechanical strength (tensile strength of 25 MPa). The formulated inks are fully compatible with 3D material extrusion techniques, significantly reducing manufacturing costs. The printed electrodes are flexible, stretchable, and capable of recording high-quality ECG signals, performing comparably to state-of-the-art metal electrodes, even after more than a month of use-and-store in open air
Pancreatitis associated with infection in a cat
No full textCase summary A 7-year-old domestic shorthair cat was presented for periuria, apathy, fever, inappetence, diarrhoea and vomiting. A complete blood count and biochemistry analysis revealed severe thrombocytopenia, severe azotaemia, moderate panhypoproteinemia, mildly elevated DGGR lipase activity and mildly elevated liver enzyme activity. Abdominal ultrasound showed a hypoechoic pancreas with surrounding hyperechoic fat demonstrating dirty shadowing and ascites (protein-poor transudate). The cat was treated medically for pancreatitis with fluid therapy, antiemetics and pain medication. During the hospitalisation period, the cat developed severe anaemia and received multiple whole blood transfusions yet showed no signs of clinical improvement. A repeat ultrasound examination performed after 8 days showed progressive pancreatic lesions and ongoing ascites. Analysis of the free abdominal fluid revealed neutrophilic inflammation despite low protein and cell concentration, with the presence of numerous very small, coccoid, basophilic inclusions within neutrophils, raising the concern for a septic peritonitis due to Mycoplasma species. Quantitative PCR (qPCR) confirmed the presence of Mycoplasma felis . After 10 days of hospitalisation, the cat developed refractory septic shock and was euthanased. Necropsy revealed severe necrotising pancreatitis with systemic changes consistent with sepsis and microthrombi. qPCR testing for M felis in pancreatic tissue also yielded a positive result. Relevance and novel information Although pancreatitis is a common disease in cats, this case report presents the first documented occurrence of M felis as the suspected primary pathogen causing pancreatitis in a cat
