Copper-Modified Polymeric Membranes for Water Treatment: A Comprehensive Review.

In the last decades, the incorporation of copper in polymeric membranes for water treatment has received greater attention, as an innovative potential solution against biofouling formation on membranes, as well as, by its ability to improve other relevant membrane properties. Copper has attractive characteristics: excellent antimicrobial activity, high natural abundance, low cost and the existence of multiple cost-effective synthesis routes for obtaining copper-based materials with tunable characteristics, which favor their incorporation into polymeric membranes. This study presents a comprehensive analysis of the progress made in the area regarding modified membranes for water treatment when incorporating copper. The notable use of copper materials (metallic and oxide nanoparticles, salts, composites, metal-polymer complexes, coordination polymers) for modifying microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF), forward osmosis (FO) and reverse osmosis (RO) membranes have been identified. Antibacterial and anti-fouling effect, hydrophilicity increase, improvements of the water flux, the rejection of compounds capacity and structural membrane parameters and the reduction of concentration polarization phenomena are some outstanding properties that improved. Moreover, the study acknowledges different membrane modification approaches to incorporate copper, such as, the incorporation during the membrane synthesis process (immobilization in polymer and phase inversion) or its surface modification using physical (coating, layer by layer assembly and electrospinning) and chemical (grafting, one-pot chelating, co-deposition and mussel-inspired PDA) surface modification techniques. Thus, the advantages and limitations of these modifications and their methods with insights towards a possible industrial applicability are presented. Furthermore, when copper was incorporated into membrane matrices, the study identified relevant detrimental consequences with potential to be solved, such as formation of defects, pore block, and nanoparticles agglomeration during their fabrication. Among others, the low modification stability, the uncontrolled copper ion releasing or leaching of incorporated copper material are also identified concerns. Thus, this article offers modification strategies that allow an effective copper incorporation on these polymeric membranes and solve these hinders. The article finishes with some claims about scaling up the implementation process, including long-term performance under real conditions, feasibility of production at large scale, and assessment of environmental impact.

Influence of Multidimensional Graphene Oxide (GO) Sheets on Anti-Biofouling and Desalination Performance of Thin-Film Composite Membranes: Effects of GO Lateral Sizes and Oxidation Degree.

The influence of the lateral size and the content of graphene oxide (GO) flakes in specific oxygenate functional groups on the anti-biofouling properties and performance of thin-film composite membrane (TFC) was studied. Three different multidimensional GO samples were prepared with small (500-1200 nm), medium (1200-2300 nm), and large (2300-3600 nm) size distribution, and with different degrees of oxidation (GO3 > GO2 > GO1), varying the concentration of the hydrogen peroxide amount during GO synthesis. GO1 sheets' length have a heterogeneous size distribution containing all size groups, whilst GO2 is contained in a medium-size group, and GO3 is totally contained within a small-size group. Moreover, GO oxygenate groups were controlled. GO2 and GO3 have hydroxyl and epoxy groups at the basal plane of their sheets. Meanwhile, GO1 presented only hydroxyl groups. GO sheets were incorporated into the polyamide (PA) layer of the TFC membrane during the interfacial polymerization reaction. The incorporation of GO1 produced a modified membrane with excellent bactericidal properties and anti-adhesion capacity, as well as superior desalination performance with high water flow (133% as compared with the unmodified membrane). For GO2 and GO3, despite the significant anti-biofouling effect, a detrimental impact on desalination performance was observed. The high content of large sheets in GO2 and small sheet stacking in GO3 produced an unfavorable impact on the water flow. Therefore, the synergistic effect due to the presence of large- and small-sized GO sheets and high content of OH-functional groups (GO1) made it possible to balance the performance of the membrane.

Understanding the Phenomenon of Copper Ions Release from Copper-Modified TFC Membranes: A Mathematical and Experimental Methodology Using Shrinking Core Model.

Type of metal and metal-oxide NPs added to modify Thin-Film Composites Reverse Osmosis Membranes (TFC-RO) can alter their anti-biofouling properties by changing the dissolution process. The development of a mathematical model can facilitate the selection of these NPs. This work consists of a mathematical and experimental methodology to understand copper-based NPs dissolution of three copper species incorporated into TFC-RO membranes: Cu-NPs, CuO-NPs and Cu-Oligomer complexes formed in situ during the polymerization process. Biocidal capacity of copper species into the membrane was evaluated using colony forming unit method (CFU) over E. coli. In addition, copper ion release kinetics for both NPs and modified membranes were determined. A model based on the shrinking core model (SCM) was validated and applied to determine the limiting rate step in the dissolution process and simulate the ion release kinetics. Fitted curves reached a good adjustment with the experimental data, demonstrating the SCM can be applied to predict ion release process for copper-based NPs in suspension and the modified membranes. All membranes reached similar inhibition rate >50%, however, differences in the dissolution level of copper-based NPs in membrane were noted, suggesting a dual-type effect that defined the copper toxicity into the membrane, associated to the dissolution capacity and ROS production.

Presencia y distribución de tabiques intrasinusales en el piso del seno maxilar / Prescence and distribution of intrasinusal septa in the maxillary sinus floor

La pérdida de dientes superiores causa reabsorción del proceso alveolar y la neumatización del seno maxilar. La implantología oral ha permitido solucionar la perdida de dientes, sin embargo, cuando existe neumatización del seno maxilar, la disponibilidad ósea se ve disminuida, dificultando el procedimiento implantologico. Para remediar esta situación se efectúa la técnica quirúrgica de levantamiento del piso del seno maxilar, la que puede tener complicaciones por la morfología interna del seno, específicamente por la presencia de septos intrasinusales. El objetivo de este estudio es verificar la presencia y distribución de los septos intrasinusales, debido a su importancia en técnicas quirúrgicas realizadas en implantología oral. Se realizó un estudio descriptivo, basado en el análisis visual de huesos maxilares aislados. De 65 huesos se seleccionaron 51 (42 dentados y 9 edéntulos) que cumplían con determinados criterios de inclusión. La segunda parte del estudio consistió en dividir topográficamente el piso del seno en tres regiones: anterior a la cresta cigomato alveolar, en relación a ella, y posterior a la cresta. La observación de los septos fue realizado por un único examinador, asistido por un dispositivo USB, con 4 leds de alta luminiscencia. De los 51 maxilares analizados se obtuvo: 74,5 por ciento, presentaron al menos un septo intrasinusal, 25,4 por ciento, no presentaron septos visibles. Los maxilares que presentaron un único tabique correspondieron al 33,3 por ciento de la muestra, el 19,6 por ciento de la muestra presento sólo dos tabiques, el 15,7 por ciento presentó tres tabiques, mientras que los maxilares que presentaron más de tres tabiques intrasinusales correspondieron sólo al 5,9 por ciento. Del total de tabiques encontrados (75 tabiques) el 42 por ciento se observó en la región anterior, 21 por ciento en la región de la cresta cigomato alveolar y el 37 por ciento en la región posterior del seno maxilar. De los 42 maxilares en condición...

The loss of upper teeth causes alveolar process resorption and maxilary sinus pneumatization. Oral implantology has solved these losses, however, when pneumatization of the maxillary sinus exists, bone availability is diminished, difficulting implantology procedure. To remedy this situation, the surgical technique of lifting the maxillary sinus floor is indicated, which can have complications because of the internal maxillary sinus morphology, specifically the presence of intrasinusal septa. The aim of this study is to verify the presence and distribution of intrasinusal septa, due to its importance in surgical techniques performed in oral implantology. We conducted a descriptive study, based on visual analysis of isolated maxilary bones. Of 65 bones, 51 (42 dentate and 9 edentulous)were selected that met certain inclusion criteria. The second part of the study was, to divide the sinus floor topographically into three regions: anterior to the zygomatic alveolar crest, in relation to it, and posterior to the crest. The observation of the septa was performed by a single examiner, assisted by a USB device with 4 high-luminance LEDs. Of the 51 maxillary analyzed obtained: 74.5 percent had at least one intrasinusal septum, 25.4 percent showed no visible septa. The maxilary bones that had a single septum corresponded to 33.3 percent of the sample, 19.6 percent of the sample had only two septa, 15.7 percent had three septa, while the maxillary bones that had more than three intrasinusal septa corresponded only to 5.9 percent. Of all septa found (75 septa) 42 percent was observed in the anterior region, 21 percent in the region of the zygomatic crest and 37 percent in the posterior region of the maxillary sinus. Of the 42 dentate maxillary bones in 88,1 percent present intrasinusal septa, while the total edentulous maxillary bones (9) only 11 percent present intrasinusal septa. This study establishes that a significant portion of the maxillary bones have...

Comparación de los niveles de monóxido de carbono espirado por transeúntes de un área urbana y de un área rural / Comparison of carbon monoxide levels in air expired from pedestrian in an urban area and a rural area

Los daños a la salud producidos durante una exposición aguda al monóxido de carbono (CO) son bien conocidos. En cambio, sus efectos crónicos aún son controvertidos. El objetivo de este estudio fue evaluar el grado de exposición al CO, de algunos transeúntes de la ciudad de México, mediante la medición de la concentración de CO en el aire espirado. Material y métodos: Se realizaron mediciones de la concentración de CO en el aire espirado de 892 transeúntes del Distrito Federal (D.F.), México, empleando un analizador de CO marca Spirometrics, modelo 3100 CMD/I que además estima el contenido de carboxihemoglobina (COHb) en la sangre. La determinación de la concentración del CO en el aire espirado de los transeúntes urbanos y rurales, se realizó en los meses de febrero y marzo de 1996 en diferentes áreas del D.F.: zonas centro (CE), noroeste (NO), noreste (NE), sureste (SE) y suroeste (SO), como grupo control se seleccionó al azar una muestra de transeúntes de una zona rural (RU) de la Delegación Milpa Alta. Resultados: De los 892 sujetos seleccionados para el estudio, 366 fueron del sexo femenino (41 por ciento) y 526 del masculino (59 por ciento). La edad media fue de 36.3 años. Se registraron 303 fumadores (34 por ciento) y 589 (66 por ciento) no fumadores. En el grupo total, la concentración media de CO fue 7.14 partes por millón (ppm), con rango de 1.4 a 40.1 ppm, mientras que la cifra media del COHb fue 1.01 por ciento con un rango de 0 a 15 por ciento. Al realizar análisis multivariado con regresión múltiple, encontramos que los predictores del aumento en la concentración del CO medido en el aire espirado de los transeúntes fueron: 1) sexo masculino; 2) número diario de cigarros consumidos; 3) las zonas NE y NO, y 4) tránsito intenso. En este estudio el promedio resultó 6.1 ppm en no fumadores y 9.1 ppm en fumadores. La norma ambiental extramuros para el CO es 11 ppm, y en nuestro estudio hubieron reportes que la sobrepasaron. Conclusiones: El CO espirado es un excelente marcador de exposición, muy útil para estudiar grupos de riesgo, como es el caso de las personas que permanecen varias horas en cruceros viales con tránsito intenso o en los fumadores en quienes, de acuerdo al nivel de CO en aire espirado es posible estimar su grado de tabaquismo. Por otra parte, este procedimiento adquiere relevancia si se considera que se ha relacionado la intoxicación crónica por CO con la vasculopatía de los fumadores y con la aterogénesis.

Valoración del uso de inmunoensayos para el diagnóstico rápido de tuberculosis en población abierta / Evaluation of immunoassays use for the fast diagnosis of tuberculosis in open population

Se valoró la utilización de técnicas inmunológicas como métodos alternativos en el diagnóstico de tuberculosis pulmonar(TBP), realizando la búsqueda de antígenos de M. tuberculosis y anticuerpos dirigidos contra la misma bacteria en suero de pacientes con sospecha clínica de tuberculosis. El antígeno -lipoarabinomanana- (LAM) de M. tuberculosis, se detectó por coaglutinación e inmunoensayo en papel (DOT) utilizando suero hiperinmune de conejo y un anticuerpo monoclonal. Para la detección de anticuerpos se usaron dos sistemas de ELISA utilizando en ellos, como antígenos, un extracto soluble de M. tuberculosis y lipoarabinomanana purificada. Los resultados demostraron que la detección del antígeno en estos sistemas fue poco eficiente, para coaglutinación la sensibilidad fue 32 por ciento y la especificidad 81 por ciento, mientras que para DOT fueron 38 por ciento y 84 por ciento respectivamente. La detección por ELISA de anticuerpos utilizando extracto de M tuberculosis mostró una sensibilidad del 80 por ciento con especificidad del 60 por ciento. Con LAM la sensibilidad fue 50 por ciento con especificidad de 90 por ciento. Los resultados anteriores sugieren que el uso de inmunoensayos utilizando sueros de pacientes para la búsqueda de LAM y, para la detección de anticuerpos en contra de estos antígenos, no tiene suficiente especificidad y sensibilidad para ser de utilidad en el diagnóstico rutinario de tuberculosis en población abierta. Es necesario desarrollar métodos rápidos para el diagnóstico de TBP, especialmente en países en desarrollo en los que la prevalencia de TBP es mayor

Nuevos métodos en el diagnóstico de tuberculosis / New methods in diagnosis of tuberculosis

En este artículo se presenta una revisión de los métodos de diagnóstico de tuberculosis. La baciloscopia es un método útil pero con sensibilidad bajo. El cultivo de micobacterias es de gran utilidad, sin embargo, el tiempo de crecimiento de micobacterias lo hace poco práctico. Se analizan los estudios usando métodos serológicos como ELISA, incluyendo estudios recientes, usando lipoarabinomanan y antígeno de 30 KDA, se incluye que son métodos útiles en la práctica clínica diaria. La detección de antígenis es de utilidad para el diagnóstico de tuberculosis meníngea y, recientemente, la detección de lipoarabinomanan por coaglutinación en suero puede ser aplicable al diagnóstico rápido de tuberculosis pulmonar, incluyendo a pacientes con SIDA y tuberculosis. la detección de DNA específica de M. tuberculosis por técnicas de amplificación como reacción en polimeras en cadena, es un avance importante para el diagnóstico de diferentes formas de tuberculosis; sin embargo el procedimiento es costoso y hasta ahora se encuantra limitado a los laboratorios de investigación