Numerical algorithms for modelling electrodeposition: Tracking the deposition front under forced convection from megasonic agitation

Electrodeposition is a widely used technique for the fabrication of high aspect ratio microstructures. In recent years, much research has been focused within this area aiming to understand the physics behind the filling of high aspect ratio vias and trenches on substrates and in particular how they can be made without the formation of voids in the deposited material. This paper reports on the fundamental work towards the advancement of numerical algorithms that can predict the electrodeposition process in micron scaled features. Two different numerical approaches have been developed, which capture the motion of the deposition interface and 2-D simulations are presented for both methods under two deposition regimes: those where surface kinetics is governed by Ohm’s law and the Butler–Volmer equation, respectively. In the last part of this paper the modelling of acoustic forces and their subsequent impact on the deposition profile through convection is examined.

The Arabidopsis RNA-binding protein FCA requires a lysine-specific demethylase 1 homolog to downregulate FLC.

A repressor of the transition to flowering in Arabidopsis is the MADS box protein FLOWERING LOCUS C (FLC). FCA, an RNA-binding protein, and FY, a homolog of the yeast RNA 3' processing factor Pfs2p, downregulate FLC expression and therefore promote flowering. FCA/FY physically interact and alter polyadenylation/3' processing to negatively autoregulate FCA. Here, we show that FCA requires FLOWERING LOCUS D (FLD), a homolog of the human lysine-specific demethylase 1 (LSD1) for FLC downregulation. FCA also partially depends on DICER-LIKE 3, involved in chromatin silencing. fca mutations increased levels of unspliced sense FLC transcript, altered processing of antisense FLC transcripts, and increased H3K4 dimethylation in the central region of FLC. These data support a close association of FCA and FLD in mediating H3K4 demethylation and thus transcriptional silencing of FLC and reveal roles for antisense RNA processing and DCL3 function in this regulation.

Evolving to the optoelectronic mouse for phycotoxin analysis in shellfish

Despite ethical and technical concerns, the in vivo method, or more commonly referred to mouse bioassay (MBA), is employed globally as a reference method for phycotoxin analysis in shellfish. This is particularly the case for paralytic shellfish poisoning (PSP) and emerging toxin monitoring. A high-performance liquid chromatography method (HPLC-FLD) has been developed for PSP toxin analysis, but due to difficulties and limitations in the method, this procedure has not been fully implemented as a replacement. Detection of the diarrhetic shellfish poisoning (DSP) toxins has moved towards LC-mass spectrometry (MS) analysis, whereas the analysis of the amnesic shellfish poisoning (ASP) toxin domoic acid is performed by HPLC. Although alternative methods of detection to the MBA have been described, each procedure is specific for a particular toxin and its analogues, with each group of toxins requiring separate analysis utilising different extraction procedures and analytical equipment. In addition, consideration towards the detection of unregulated and emerging toxins on the replacement of the MBA must be given. The ideal scenario for the monitoring of phycotoxins in shellfish and seafood would be to evolve to multiple toxin detection on a single bioanalytical sensing platform, i.e. 'an artificial mouse'. Immunologically based techniques and in particular surface plasmon resonance technology have been shown as a highly promising bioanalytical tool offering rapid, real-time detection requiring minimal quantities of toxin standards. A Biacore Q and a prototype multiplex SPR biosensor have been evaluated for their ability to be fit for purpose for the simultaneous detection of key regulated phycotoxin groups and the emerging toxin palytoxin. Deemed more applicable due to the separate flow channels, the prototype performance for domoic acid, okadaic acid, saxitoxin, and palytoxin calibration curves in shellfish achieved detection limits (IC20) of 4,000, 36, 144 and 46 μg/kg of mussel, respectively. A one-step extraction procedure demonstrated recoveries greater than 80 % for all toxins. For validation of the method at the 95 % confidence limit, the decision limits (CCα) determined from an extracted matrix curve were calculated to be 450, 36 and 24 μg/kg, and the detection capability (CCβ) as a screening method is ≤10 mg/kg, ≤160 μg/kg and ≤400 μg/kg for domoic acid, okadaic acid and saxitoxin, respectively.

Distribution, occurrence and biotoxin composition of the main shellfish toxin producing microalgae within European waters: A comparison of methods of analysis

Harmful algal blooms (HABs) are a natural global phenomena emerging in severity and extent. Incidents have many economic, ecological and human health impacts. Monitoring and providing early warning of toxic HABs are critical for protecting public health. Current monitoring programmes include measuring the number of toxic phytoplankton cells in the water and biotoxin levels in shellfish tissue. As these efforts are demanding and labour intensive, methods which improve the efficiency are essential. This study compares the utilisation of a multitoxin surface plasmon resonance (multitoxin SPR) biosensor with enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and analytical methods such as high performance liquid chromatography with fluorescence detection (HPLC-FLD) and liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) for toxic HAB monitoring efforts in Europe. Seawater samples (n = 256) from European waters, collected 2009-2011, were analysed for biotoxins: saxitoxin and analogues, okadaic acid and dinophysistoxins 1/2 (DTX1/DTX2) and domoic acid responsible for paralytic shellfish poisoning (PSP), diarrheic shellfish poisoning (DSP) and amnesic shellfish poisoning (ASP), respectively. Biotoxins were detected mainly in samples from Spain and Ireland. France and Norway appeared to have the lowest number of toxic samples. Both the multitoxin SPR biosensor and the RNA microarray were more sensitive at detecting toxic HABs than standard light microscopy phytoplankton monitoring. Correlations between each of the detection methods were performed with the overall agreement, based on statistical 2 × 2 comparison tables, between each testing platform ranging between 32% and 74% for all three toxin families illustrating that one individual testing method may not be an ideal solution. An efficient early warning monitoring system for the detection of toxic HABs could therefore be achieved by combining both the multitoxin SPR biosensor and RNA microarray.

Imagens das línguas e afectividade em contexto escolar

Enquadrado numa perspectiva sócio-construtivista em Didáctica de Línguas (DL), o presente trabalho propõe-se identificar e descrever as imagens face às línguas estrangeiras, em particular à língua Alemã, e sua aprendizagem, que se manifestam numa determinada comunidade escolar. Com base nas imagens identificadas, pretende-se compreender de que forma elas se relacionam com a dimensão afectiva presente no processo de ensinoaprendizagem, nomeadamente no que diz respeito à relação afectiva que o aprendente vai construindo com o alemão, objecto de estudo. Neste quadro, foram traçadas as seguintes questões de investigação para este trabalho: (1) Que imagens face às línguas escolares (inglês, francês, espanhol, português e, em particular, alemão), se manifestam numa determinada comunidade escolar (considerando os alunos, encarregados de educação, professores, administração da escola e funcionários)?; Como se (inter-) relacionam estas imagens nos diferentes públicos considerados?; (2) De que forma se manifestam as imagens face à língua alemã e sua aprendizagem na interacção em sala de aula de Alemão (LE)? Quais as marcas discursivas que as identificam e tecem?; De que forma estão estas imagens associadas às emoções e (3) Quais as emoções associadas às imagens do Alemão e sua aprendizagem em contexto de sala de aula? A investigação recente em DL sugere que as imagens que um determinado sujeito constrói face a uma dada língua permitem compreender as suas atitudes e comportamentos face à mesma, nomeadamente no que diz respeito à relação afectiva que vai construindo com a língua em causa e sua aprendizagem (cf. ARAÚJO E SÁ & SCHMIDT 2008, DE PIETRO & MÜLLER 1997, MÜLLER 1998, PERREFORT 2001). Estas imagens, enquanto constructos sociais, elaboram-se, revitalizam-se e cristalizam-se na e pela interacção verbal em sala de aula. Nesta perspectiva, o presente trabalho discute os conceitos de imagem/representação face às línguas, relacionandoos com a dimensão afectiva (inegavelmente) presente nos processos de ensino-aprendizagem das LE e à luz de uma abordagem interaccional em DL. A investigação desenrolou-se em duas fases. Numa primeira, aplicou-se um inquérito por questionário a toda uma comunidade escolar (incluindo todos os públicos anteriormente referidos), numa escola secundária com terceiro ciclo em Albergaria-a-Velha, no distrito de Aveiro. Os dados recolhidos foram analisados segundo uma abordagem mista (quantitativa e qualitativa). Os resultados apontam para imagens fortemente escolarizadas, na medida em que os inquiridos parecem considerar as línguas estrangeiras sobretudo enquanto objectos de apropriação em contextos escolares. Identificaram-se imagens homogéneas e consistentes das línguas estrangeiras, evidenciando-se, no que à língua alemã diz respeito, a sua dificuldade. Os resultados relacionam-se com os obtidos noutras investigações realizadas em terreno nacional em DL, corroborando alguns e complementando outros (ARAÚJO E SÁ 2008, SIMÕES 2006, PINTO 2005, MELO 2006 e Projecto Imagens das Línguas na comunicação intercultural: contributos para o desenvolvimento da competência plurilingue). Numa segunda fase, acompanhou-se uma turma de alemão (LE) ao longo de um ano lectivo completo, tendo-se procedido à vídeo-gravação das aulas e, posteriormente, à identificação do que designámos por ‘episódios significativos’, para constituição do corpus de análise. A análise interaccional destes episódios permitiu a identificação de diferentes marcas discursivas (verbais, para-verbais e não-verbais) que indiciam, por um lado, a circulação e (re)construção de imagens face ao alemão e sua aprendizagem e, por outro, a presença de um conjunto de emoções associadas a estas imagens, nos discursos dos aprendentes e da professora. No que diz respeito à imagem da dificuldade do alemão e da sua aprendizagem, cristalizaram-se seis indicadores: (1) a compreensão oral e a pronúncia, (2) o léxico e as palavras compostas (3) os números, (4) a leitura, (5) o sistema de regras gramaticais e, finalmente, (6) a auto-imagem dos alunos enquanto aprendentes de alemão. Os resultados sugerem ainda a associação destas imagens a emoções tendencialmente ‘negativas’ (por exemplo a arrelia e o embaraço), isto é, que se traduzem numa atitude de distanciamento e de evitamento linguístico. Face às conclusões obtidas, propõe-se um conjunto de princípios enquadradores para uma educação em línguas ‘afectivamente consciente’ e capaz de promover imagens mais positivas das línguas e das suas aprendizagens, designadamante do alemão. Considerando-se a diminuição acentuada dos aprendentes de alemão (LE) em contexto escolar nacional nos últimos dez anos, aponta-se para a necessidade de melhor compreender a relação entre a falta de popularidade escolar desta língua e a imagem da sua dificuldade (de aprendizagem).

Sub-produtos de desinfecção da água: síntese e caracterização espectroscópica, implementação de metodologias analíticas e estudo da actividade genotóxica

Dissertação de mest., Engenharia Biológica, Faculdade de Engenharia e de Recursos Naturais, Univ. do Algarve, 2008

Analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in atmospheric particulate samples by microwaveassisted extraction and liquid chromatography

A methodology based on microwave-assisted extraction (MAE) and LC with fluorescence detection (FLD) was investigated for the efficient determination of 15 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) regarded as priority pollutants by the US Environmental Protection Agency and dibenzo(a,l)pyrene in atmospheric particulate samples. PAHs were successfully extracted from real outdoor particulate matter (PM) samples with recoveries ranging from 81.4±8.8 to 112.0±1.1%, for all the compounds except for naphthalene (62.3±18.0%) and anthracene (67.3±5.7%), under the optimum MAE conditions (30.0 mL of ACN for 20 min at 110ºC). No clean-up steps were necessary prior to LC analysis. LOQs ranging from 0.0054 ng/m3 for benzo( a)anthracene to 0.089 ng/m3 for naphthalene were reached. The validated MAE methodology was applied to the determination of PAHs from a set of real world PM samples collected in Oporto (north of Portugal). The sum of particulate-bound PAHs in outdoor PM ranged from 2.5 and 28 ng/m3.

Déficit familial de la LCAT au Québec : description d’une première mutation et contribution du génotype de l’APO E sur le phénotype lipoprotéique

Le déficit familial de LCAT (FLD) est une maladie caractérisée par un défaut de l’activité de l’enzyme lecithin:cholesterol acyltransferase (LCAT). Ce défaut résulte en une concentration plasmatique de C-HDL extrêmement basse, des opacités cornéennes prématurées, la présence d’anémie, de protéinurie et d’insuffisance rénale. Nous avons identifié les premiers patients canadiens-français atteints de déficit familial de LCAT. Deux frères, présentant les signes classiques de FLD étaient homozygotes pour une nouvelle mutation du gène de la LCAT: la mutation c.102delG. Cette mutation se traduit au niveau protéique par un changement du cadre de lecture au niveau du codon His35 et l’insertion d’un codon stop en position 61 entraînant une abolition de l’activité LCAT in vitro et in vivo. La présence de cette mutation cause une réduction importante du C-HDL chez les hétérozygotes (22%) et les homozygotes (88%) ainsi qu’une baisse du C-LDL chez les hétérozygotes (35%) et les homozygotes (58%). De plus, le profil lipidique différait de manière importante entre les deux frères atteints de FLD qui présentaient des génotypes APOE différents. Nous suggérons que APOE est un gène qui modifie le phénotype du FLD et pourrait expliquer l’hétérogénéité des profils lipidiques chez les patients atteints de FLD. Nos résultats suggèrent également que l’association du génotype LCAT-/- a un allèle APOE ε2 est un nouveau mécanisme conduisant à la dysbétalipoproteinemie. Finalement nous avons montré des différences importantes dans les sous-populations des HDL chez les deux sujets atteints de FLD. Le porteur de l’allèle APOE ε2 présentait une proportion beaucoup plus importante de HDL immatures (preβ discoïdaux) par rapport a son frère (77.9% vs. 31.0%).

Estudo da acção de um creme hidratante através de métodos estáticos e dinâmicos

O presente artigo descreve uma metodologia não invasiva, compreendendo abordagens estáticas e dinâmicas realizadas in vivo com o objectivo de avaliar o efeito da aplicação na pele deumcreme hidratante contendo ureia. Participaram no estudo 15 voluntárias, que aplicaram o produto (Kératosane15©, Uriage, França) na região lateral exterior frontal da perna durante 15 dias.Ametodologia dinâmica de avaliação de eficácia consistiu na aplicação de nicotinato de etilo seguida de medição através de fluxometria de laser doppler (FLD). Nas estratégias estáticas utilizaram-se as técnicas de medição da perda transepidérmica de água e da hidratação cutânea, esta última recorrendo a dois aparelhos diferentes. Na FLD não se observou diferença nos resultados obtidos da zona tratada para a zona controlo. Também na PTEA não se verifica diferença estatisticamente significativa nos locais em estudo. Nas variáveis relacionadas com a hidratação existem diferenças estatisticamente significativas, sendo o estado de hidratação superior no local tratado face ao controlo. Concluiu-se que o creme não melhora significativamente a função de barreira cutânea mas proporciona um bom estado de hidratação à pele quando usado regularmente. Ambos os aparelhos de medição da hidratação são adequados ao estudo da eficácia do produto, mas o MoistureMeter-SC permite observar diferenças de uma forma mais clara.

Explorando modelos in vivo para caracterizar a microcirculação periférica : um estudo piloto

Nos últimos anos, a circulação cutânea surgiu como uma janela interessante para analisar a função microcirculatória e os mecanismos de disfunção. Tecnologias não-invasivas, incluindo a Fluxometria por Laser Doppler (FLD), gasimetria transcutânea e a Perda Transepidérmica de Água (PTEA), ajudaram a considerar a circulação cutânea como um modelo de translação útil na doença vascular. Neste estudo procurou-se avaliar o perfil de resposta de um grupo de indivíduos jovens saudáveis ​​(n = 8), de ambos os sexos (24,5 ± 0,8 anos de idade) a três manobras de condicionamento da perfusão no membro inferior - A: elevação da perna enquanto sentado, B: elevação da perna enquanto em decúbito dorsal; C: oclusão supra-sistólica com um torniquete. As técnicas de medição incluiram FLD, pressões parciais transcutâneas (tc) pO2 e pCO2 por gasimetria e PTEA por evaporimetria. Foram aplicados testes de estatística descritiva e não paramétrica, sendo adotado um nível de confiança de 95%. As tcpO2 e tcpCO2 alteraram-se significativamente durante as manobras. Foi registado um perfil de evolução recíproca para FLD e PTEA em A e C, o que pode sugerir que, sob as condições experimentais as condições de perfusão local podem influenciar a função epidérmica "barreira". Os modelos propostos parecem ser adequados para caracterizar a microcirculação periférica in vivo, o que justifica estudos de desenvolvimento posteriores.

Explorando o teste de provocação com oxigénio como modelo de avaliação da microcirculação

A microcirculação cutânea surgiu, nos últimos anos, como uma alternativa pratica e acessível para o estudo da circulação periférica. Técnicas não-invasivas, como a Fluxometria por Laser Doppler (FLD), a Evaporimetria e a Gasimetria transcutânea em associação a testes de provocação têm transformado a circulação cutânea num atraente modelo de investigação. Este estudo foi aplicado a um grupo de voluntárias jovens saudáveis (n = 8, (21,6 ± 2,6) anos) respirando uma atmosfera de 100 % oxigénio durante 10 minutos. Este teste permitiu-nos avaliar a resposta circulatória na microcirculação do membro inferior. As técnicas de medição incluíram o fluxo sanguíneo local por FLD, a pO2 transcutânea (tc) e a Perda Transepidérmica de Água (PTEA) por evaporimetria. A análise de dados revela que tc-pO2 e FLD se alteraram significativamente durante o teste. Um perfil de evolução recíproca foi registrado para FLD e PTEA, que parece apoiar dados anteriores de que as alterações no fluxo sanguíneo local podem influenciar a função de “barreira” epidérmica. Este modelo parece adequado para caracterizar a microcirculação do membro inferior in vivo.

A high-order arbitrarily unstructured finite-volume model of the global atmosphere: tests solving the shallow-water equations

Simulations of the global atmosphere for weather and climate forecasting require fast and accurate solutions and so operational models use high-order finite differences on regular structured grids. This precludes the use of local refinement; techniques allowing local refinement are either expensive (eg. high-order finite element techniques) or have reduced accuracy at changes in resolution (eg. unstructured finite-volume with linear differencing). We present solutions of the shallow-water equations for westerly flow over a mid-latitude mountain from a finite-volume model written using OpenFOAM. A second/third-order accurate differencing scheme is applied on arbitrarily unstructured meshes made up of various shapes and refinement patterns. The results are as accurate as equivalent resolution spectral methods. Using lower order differencing reduces accuracy at a refinement pattern which allows errors from refinement of the mountain to accumulate and reduces the global accuracy over a 15 day simulation. We have therefore introduced a scheme which fits a 2D cubic polynomial approximately on a stencil around each cell. Using this scheme means that refinement of the mountain improves the accuracy after a 15 day simulation. This is a more severe test of local mesh refinement for global simulations than has been presented but a realistic test if these techniques are to be used operationally. These efficient, high-order schemes may make it possible for local mesh refinement to be used by weather and climate forecast models.

A cell by cell anisotropic adaptive mesh ALE method

A cell by cell anisotropic adaptive mesh Arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) method for the solution of the Euler equations is described. An efficient approach to equipotential mesh relaxation on anisotropically refined meshes is developed. Results for two test problems are presented.