Bacteria colonizing paper machines

Bacteria growing in paper machines can cause several problems. Biofilms detaching from paper machine surfaces may lead to holes and spots in the end product or even break the paper web leading to expensive delays in production. Heat stable endospores will remain viable through the drying section of paper machine, increasing the microbial contamination of paper and board. Of the bacterial species regularly found in the end products, Bacillus cereus is the only one classified as a pathogen. Certain B. cereus strains produce cereulide, the toxin that causes vomiting disease in food poisonings connected to B. cereus. The first aim of this thesis was to identify harmful bacterial species colonizing paper machines and to assess the role of bacteria in the formation of end product defects. We developed quantitative PCR methods for detecting Meiothermus spp. and Pseudoxanthomonas taiwanensis. Using these methods I showed that Meiothermus spp. and Psx. taiwanensis are major biofoulers in paper machines. I was the first to be able to show the connection between end product defects and biofilms in the wet-end of paper machines. I isolated 48 strains of primary-biofilm forming bacteria from paper machines. Based on one of them, strain K4.1T, I described a novel bacterial genus Deinobacterium with Deinobacterium chartae as the type species. I measured the transfer of Bacillus cereus spores from packaging paper into food. To do this, we constructed a green fluorescent protein (GFP) labelled derivative of Bacillus thuringiensis and prepared paper containing spores of this strain. Chocolate and rice were the recipient foods when transfer of the labelled spores from the packaging paper to food was examined. I showed that only minority of the Bacillus cereus spores transferred into food from packaging paper and that this amount is very low compared to the amount of B. cereus naturally occurring in foods. Thus the microbiological risk caused by packaging papers is very low. Until now, the biological function of cereulide for the producer cell has remained unknown. I showed that B. cereus can use cereulide to take up K+ from environment where K+ is scarce: cereulide binds K+ ions outside the cell with high affinity and transports these ions across cell membrane into the cytoplasm. Externally added cereulide increased the growth rate of cereulide producing strains in medium where potassium was growth limiting. In addition, cereulide producing strains outcompeted cereulide non-producing B. cereus in potassium deficient environment, but not when the potassium concentration was high. I also showed that cereulide enhances biofilm formation of B. cereus.

Burnt area mapping in insular Southeast Asia using medium resolution satellite imagery

Burnt area mapping in humid tropical insular Southeast Asia using medium resolution (250-500m) satellite imagery is characterized by persisting cloud cover, wide range of land cover types, vast amount of wetland areas and highly varying fire regimes. The objective of this study was to deepen understanding of three major aspects affecting the implementation and limits of medium resolution burnt area mapping in insular Southeast Asia: 1) fire-induced spectral changes, 2) most suitable multitemporal compositing methods and 3) burn scars patterns and size distribution. The results revealed a high variation in fire-induced spectral changes depending on the pre-fire greenness of burnt area. It was concluded that this variation needs to be taken into account in change detection based burnt area mapping algorithms in order to maximize the potential of medium resolution satellite data. Minimum near infrared (MODIS band 2, 0.86μm) compositing method was found to be the most suitable for burnt area mapping purposes using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data. In general, medium resolution burnt area mapping was found to be usable in the wetlands of insular Southeast Asia, whereas in other areas the usability was seriously jeopardized by the small size of burn scars. The suitability of medium resolution data for burnt area mapping in wetlands is important since recently Southeast Asian wetlands have become a major point of interest in many fields of science due to yearly occurring wild fires that not only degrade these unique ecosystems but also create regional haze problem and release globally significant amounts of carbon into the atmosphere due to burning peat. Finally, super-resolution MODIS images were tested but the test failed to improve the detection of small scars. Therefore, super-resolution technique was not considered to be applicable to regional level burnt area mapping in insular Southeast Asia.

Studies of the star-forming structures in the dense interstellar medium: a view by dust extinction

New stars in galaxies form in dense, molecular clouds of the interstellar medium. Measuring how the mass is distributed in these clouds is of crucial importance for the current theories of star formation. This is because several open issues in them, such as the strength of different mechanism regulating star formation and the origin of stellar masses, can be addressed using detailed information on the cloud structure. Unfortunately, quantifying the mass distribution in molecular clouds accurately over a wide spatial and dynamical range is a fundamental problem in the modern astrophysics. This thesis presents studies examining the structure of dense molecular clouds and the distribution of mass in them, with the emphasis on nearby clouds that are sites of low-mass star formation. In particular, this thesis concentrates on investigating the mass distributions using the near infrared dust extinction mapping technique. In this technique, the gas column densities towards molecular clouds are determined by examining radiation from the stars that shine through the clouds. In addition, the thesis examines the feasibility of using a similar technique to derive the masses of molecular clouds in nearby external galaxies. The papers presented in this thesis demonstrate how the near infrared dust extinction mapping technique can be used to extract detailed information on the mass distribution in nearby molecular clouds. Furthermore, such information is used to examine characteristics crucial for the star formation in the clouds. Regarding the use of extinction mapping technique in nearby galaxies, the papers of this thesis show that deriving the masses of molecular clouds using the technique suffers from strong biases. However, it is shown that some structural properties can still be examined with the technique.

Determination of intestinal permeability in healthy horses using the contrast medium iohexol

Tämä lisensiaatin tutkielma koostuu kolmesta osasta; kirjallisuuskatsauksesta, kokeellisesta osasta ja liitteistä. Iohexol on ionisoitumaton, trijodattu ja vesiliukoinen röntgenvarjoaine. Iohexolia on hyödynnetty lääketieteessä useita vuosia. Iohexolia on käytetty muun muassa angio- ja myelografiassa, lisäksi iohexolia on hyödynnetty arvioitaessa munuaiskerästen suodattumisnopeutta sekä suoliston läpäisevyyden muutoksia. Hevosen tulehduksellisessa suolistosairaudessa (Inflammatory bowel disease, IBD) suoliston rakenne ja sen läpäisevyys muuttuu; tyypillistä on tulehdussolujen kertyminen suoliston seinämään ja myös sidekudosmuodostusta saattaa esiintyä. Suolisto muutoksia saatetaan havaita sekä ohut- että paksusuolessa. IBD aiheuttaa hevoselle laihtumista, johtuen ravintoaineiden puutteellisesta imeytymisestä ja proteiinien menetyksestä suoleen suoliston häiriötilan yhteydessä. Tällä hetkellä IBD:n diagnostiikka perustuu tyypillisiin oireisiin, kliiniseen tutkimukseen, verinäytteisiin, glukoosin imeytymistestiin ja peräsuolesta otettuun koepalaan. IBD:n diagnostiikka on kuitenkin erittäin haastavaa ja tutkimusmenetelmiin liittyy lukuisia ongelmia, jotka vähentävät niiden luotettavuutta IBD:n diagnostiikassa. Tutkimuksemme tarkoituksena on kehittää hevosen IBD:n diagnostiikkaa entistä helpompaan, luotettavampaan ja turvallisempaan suuntaan. Tämän alustavan tutkimuksen tavoitteet olivat: (1) tutkia voidaanko iohexol havaita hevosen seerumissa oraalisen annostelun jälkeen ja (2) muodostaa iohexolin pitoisuuskuvaaja ajan funktiona terveillä hevosilla. Materiaalimme koostui kymmenestä terveestä hevosesta, joilla ei ollut havaittu laihtumista tai ripulia. Ennen iohexolin annostelua hevosille suoritettiin kliininen tutkimus ja verinäytteet otettiin maha-suolikanavan sairauden poissulkemiseksi. Hevosille suoritettiin myös mahalaukun tähystys. 16 tunnin paaston jälkeen 1 ml/kg Iohexolia annosteltiin 10 % -liuoksena nenämahaletkulla suoraan mahaan ja verinäytteet otettiin 0, 30, 60, 120, 180, 240, 300 ja 360 minuuttia annostelun jälkeen. Iohexolin pitoisuus määritettiin käyttämällä korkean erotuskyvyn nestekromatografiaa. Iohexolin pitoisuuksista tietyillä ajanhetkillä muodostettiin kuvaaja. Hevosilla ei havaittu maha-suolikanavan sairauksia. Kaikki hevoset olivat hyvässä kuntoluokassa ja mahalaukun tähystyksessä ei havaittu merkittäviä muutoksia. Verinäytteiden tulokset olivat viiterajoissa. Kaikki hevoset sietivät iohexolia hyvin ja haittavaikutuksia ei havaittu. Iohexol oli havaittavissa seerumissa 60 minuutin kuluttua annostelusta. Kuvaajassa voitiin havaita kaksi huippua. Statistiset menetelmät tukivat löydöksiä. Iohexol testi oli yksinkertainen suorittaa ja siihen ei liittynyt haittavaikutuksia. Annos 1ml/kg oli havaittavissa seerumissa. Iohexolin pitoisuuskuvaaja muodosti kaksi huippua, ja tämänkaltainen ilmiö on kuvattu kirjallisuudessa aikaisemmin useiden lääkkeiden tapauksessa. Hevosella ilmiö liittyy todennäköisesti maha-suolikanavan rakenteellisiin ja fysiologisiin eroavaisuuksiin ja lisätutkimuksia ilmiön varmistamiseksi tarvitaan. Iohexol näyttää olevan potentiaalinen merkkiaine suoliston läpäisevyyden arviointiin ja lisätutkimuksia IBD:tä sairastavien hevosten seerumin iohexolin pitoisuuksista verrattuna terveiden hevosten seerumin iohexolin pitoisuuksiin on suunnitteilla.