'Herbal' but potentially hazardous: an analysis of the constituents and smoke emissions of tobacco-free waterpipe products and the air quality in the cafes where they are served

BACKGROUND: There are limited data on the composition and smoke emissions of 'herbal' shisha products and the air quality of establishments where they are smoked. METHODS: Three studies of 'herbal' shisha were conducted: (1) samples of 'herbal' shisha products were chemically analysed; (2) 'herbal' and tobacco shisha were burned in a waterpipe smoking machine and main and sidestream smoke analysed by standard methods and (3) the air quality of six waterpipe cafes was assessed by measurement of CO, particulate and nicotine vapour content. RESULTS: We found considerable variation in heavy metal content between the three products sampled, one being particularly high in lead, chromium, nickel and arsenic. A similar pattern emerged for polycyclic aromatic hydrocarbons. Smoke emission analyses indicated that toxic byproducts produced by the combustion of 'herbal' shisha were equivalent or greater than those produced by tobacco shisha. The results of our air quality assessment demonstrated that mean PM2.5 levels and CO content were significantly higher in waterpipe establishments compared to a casino where cigarette smoking was permitted. Nicotine vapour was detected in one of the waterpipe cafes. CONCLUSIONS: 'Herbal' shisha products tested contained toxic trace metals and PAHs levels equivalent to, or in excess of, that found in cigarettes. Their mainstream and sidestream smoke emissions contained carcinogens equivalent to, or in excess of, those of tobacco products. The content of the air in the waterpipe cafes tested was potentially hazardous. These data, in aggregate, suggest that smoking 'herbal' shisha may well be dangerous to health.

Screening for ALK in non-small cell lung carcinomas: 5A4 and D5F3 antibodies perform equally well, but combined use with FISH is recommended.

OBJECTIVES: Immunohistochemistry (IHC) has become a promising method for pre-screening ALK-rearrangements in non-small cell lung carcinomas (NSCLC). Various ALK antibodies, detection systems and automated immunostainers are available. We therefore aimed to compare the performance of the monoclonal 5A4 (Novocastra, Leica) and D5F3 (Cell Signaling, Ventana) antibodies using two different immunostainers. Additionally we analyzed the accuracy of prospective ALK IHC-testing in routine diagnostics. MATERIALS AND METHODS: Seventy-two NSCLC with available ALK FISH results and enriched for FISH-positive carcinomas were retrospectively analyzed. IHC was performed on BenchMarkXT (Ventana) using 5A4 and D5F3, respectively, and additionally with 5A4 on Bond-MAX (Leica). Data from our routine diagnostics on prospective ALK-testing with parallel IHC, using 5A4, and FISH were available from 303 NSCLC. RESULTS: All three IHC protocols showed congruent results. Only 1/25 FISH-positive NSCLC (4%) was false negative by IHC. For all three IHC protocols the sensitivity, specificity, positive (PPV) and negative predictive values (NPV) compared to FISH were 96%, 100%, 100% and 97.8%, respectively. In the prospective cohort 3/32 FISH-positive (9.4%) and 2/271 FISH-negative (0.7%) NSCLC were false negative and false positive by IHC, respectively. In routine diagnostics the sensitivity, specificity, PPV and NPV of IHC compared to FISH were 90.6%, 99.3%, 93.5% and 98.9%, respectively. CONCLUSIONS: 5A4 and D5F3 are equally well suited for detecting ALK-rearranged NSCLC. BenchMark and BOND-MAX immunostainers can be used for IHC with 5A4. True discrepancies between IHC and FISH results do exist and need to be addressed when implementing IHC in an ALK-testing algorithm.

A spatial modelling framework for assessing climate change impacts on freshwater ecosystems: Response of brown trout (Salmo trutta L.) biomass to warming water temperature

Mountain regions worldwide are particularly sensitive to on-going climate change. Specifically in the Alps in Switzerland, the temperature has increased twice as fast than in the rest of the Northern hemisphere. Water temperature closely follows the annual air temperature cycle, severely impacting streams and freshwater ecosystems. In the last 20 years, brown trout (Salmo trutta L) catch has declined by approximately 40-50% in many rivers in Switzerland. Increasing water temperature has been suggested as one of the most likely cause of this decline. Temperature has a direct effect on trout population dynamics through developmental and disease control but can also indirectly impact dynamics via food-web interactions such as resource availability. We developed a spatially explicit modelling framework that allows spatial and temporal projections of trout biomass using the Aare river catchment as a model system, in order to assess the spatial and seasonal patterns of trout biomass variation. Given that biomass has a seasonal variation depending on trout life history stage, we developed seasonal biomass variation models for three periods of the year (Autumn-Winter, Spring and Summer). Because stream water temperature is a critical parameter for brown trout development, we first calibrated a model to predict water temperature as a function of air temperature to be able to further apply climate change scenarios. We then built a model of trout biomass variation by linking water temperature to trout biomass measurements collected by electro-fishing in 21 stations from 2009 to 2011. The different modelling components of our framework had overall a good predictive ability and we could show a seasonal effect of water temperature affecting trout biomass variation. Our statistical framework uses a minimum set of input variables that make it easily transferable to other study areas or fish species but could be improved by including effects of the biotic environment and the evolution of demographical parameters over time. However, our framework still remains informative to spatially highlight where potential changes of water temperature could affect trout biomass. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.-

Sensitive photonic system to measure oxidative potential of airborne nanoparticles and ROS levels in exhaled air

A photonic system has been developed that enables sensitive quantitative determination of reactive oxygen species (ROS) - mainly hydrogen peroxide (H2O2) - in aerosol samples such as airborne nanoparticles and exhaled air from patients. The detection principle relies on the amplification of the absorbance under multiple scattering conditions due to optical path lengthening [1] and [2]. In this study, the presence of cellulose membrane that acts as random medium into the glass optical cell considerably improved the sensitivity of the detection based on colorimetric FOX assay (FeII/orange xylenol). Despite the loss of assay volume (cellulose occupies 75% of cell volume) the limit of detection is enhanced by one order of magnitude reaching the value of 9 nM (H2O2 equivalents). Spectral analysis is performed automatically with a periodicity of 5 to 15 s, giving rise to real-time ROS measurements. Moreover, the elution of air sample into the collection chamber via a micro-diffuser (impinger) enables quantitative determination of ROS contained in or generated from airborne samples. As proof-of-concept the photonic ROS detection system was used in the determination of both ROS generated from traffic pollution and ROS contained in the exhaled breath as lung inflammation biomarkers.

Stability of nanoparticle agglomerates under mechanical stress and its effects on their release into the air

L'exposition professionnelle aux nanomatériaux manufacturés dans l'air présente des risques potentiels pour la santé des travailleurs dans les secteurs de la nanotechnologie. Il est important de comprendre les scénarios de libération des aérosols de nanoparticules dans les processus et les activités associées à l'exposition humaine. Les mécanismes de libération, y compris les taux de libération et les propriétés physico-chimiques des nanoparticules, déterminent leurs comportements de transport ainsi que les effets biologiques néfastes. La distribution de taille des particules d'aérosols est l'un des paramètres les plus importants dans ces processus. La stabilité mécanique d'agglomérats de nanoparticules affecte leurs distributions de tailles. Les potentiels de désagglomération de ces agglomérats déterminent les possibilités de leur déformation sous énergies externes. Cela rend les changements possibles dans leur distribution de taille et de la concentration en nombre qui vont finalement modifier leurs risques d'exposition. Les conditions environnementales, telles que l'humidité relative, peuvent influencer les processus de désagglomération par l'adhérence de condensation capillaire de l'humidité. L'objectif général de cette thèse était d'évaluer les scénarios de libération des nanomatériaux manufacturés des processus et activités sur le lieu de travail. Les sous-objectifs étaient les suivants: 1. Etudier les potentiels de désagglomération des nanoparticules dans des conditions environnementales variées. 2. Etudier la libération des nano-objets à partir de nanocomposites polymères; 3. Evaluer la libération de nanoparticules sur le lieu de travail dans des situations concrètes. Nous avons comparé différents systèmes de laboratoire qui présentaient différents niveau d'énergie dans l'aérosolisation des poudres. Des nanopoudres de TiO2 avec des hydrophilicités de surface distinctes ont été testées. Un spectromètre à mobilité électrique (SMPS), un spectromètre à mobilité aérodynamique (APS) et un spectromètre optique (OPC) ont été utilisés pour mesurer la concentration de particules et la distribution de taille des particules. La microscopie électronique à transmission (TEM) a été utilisée pour l'analyse morphologique d'échantillons de particules dans l'air. Les propriétés des aérosols (distribution de taille et concentration en nombre) étaient différentes suivant la méthode employée. Les vitesses des flux d'air d'aérosolisation ont été utilisées pour estimer le niveau d'énergie dans ces systèmes, et il a été montré que les tailles modales des particules étaient inversement proportionnelles à la vitesse appliquée. En général, les particules hydrophiles ont des diamètres plus grands et des nombres inférieurs à ceux des particules hydrophobes. Toutefois, cela dépend aussi des méthodes utilisées. La vitesse de l'air peut donc être un paramètre efficace pour le classement de l'énergie des procédés pour des systèmes d'aérosolisation similaires. Nous avons développé un système laboratoire pour tester les potentiels de désagglomération des nanoparticules dans l'air en utilisant des orifices critiques et un humidificateur. Sa performance a été comparée à un système similaire dans un institut partenaire. Une variété de nanopoudres différentes a été testée. Le niveau d'énergie appliquée et l'humidité ont été modifiés. Le SMPS et l'OPC ont été utilisés pour mesurer la concentration de particules et la distribution de la taille. Un TEM a été utilisé pour l'analyse morphologique d'échantillons de particules dans l'air. Le diamètre moyen des particules a diminué et la concentration en nombre s'est accrue lorsque des énergies externes ont été appliquées. Le nombre de particules inférieures à 100 nm a été augmenté, et celui au-dessus de 350 nm réduits. Les conditions humides ont faits exactement le contraire, en particulier pour les petites particules. En outre, ils ont réduits les effets de la différence de pression due à l'orifice. Les résultats suggèrent que la désagglomération d'agglomérats de nanoparticules dans l'air est possible dans la gamme d'énergie appliquée. Cependant, l'atmosphère humide peut favoriser leur agglomération et améliorer leurs stabilités en réduisant la libération de nanoparticules dans l'environnement. Nous proposons d'utiliser notre système pour le test de routine des potentiels de désagglomération des nanomatériaux manufacturés et de les classer. Un tel classement faciliterait la priorisation de l'exposition et du risque encouru en fonction du niveau d'ENM. Un système de perçage automatique et un système de sciage manuel ont été développés pour étudier la libération de nanoparticules à partir de différents types de nanocomposites. La vitesse de perçage et taille de la mèche ont été modifiées dans les expériences. La distribution de taille des particules et leur concentration en nombre ont été mesurées par un SMPS et un miniature diffusion size classifier (DISCmini). Les distributions de nanoparticules dans les composites et les particules libérées ont été analysés par un TEM et un microscope électronique à balayage (SEM). Les tests de perçage ont libérés un plus grand nombre de particules que le sciage. Des vitesses de perçage plus rapide et les mèches plus grandes ont augmentés la génération de particules. Les charges de nanoparticules manufacturées dans les composites ne modifient pas leurs comportements de libération dans les expériences de perçage. Toutefois, le sciage différencie les niveaux de libération entre les composites et les échantillons blancs. De plus, les vapeurs de polymères ont été générées par la chaleur de sciage. La plupart des particules libérées sont des polymères contenant des nanoparticules ou sur leurs surface. Les résultats ont souligné l'importance du type de processus et paramètres pour déterminer la libération de nanoparticules de composites. Les émissions secondaires telles que les fumées polymères appellent à la nécessité d'évaluations de l'exposition et de risque pour de tels scénarios. Une revue systématique de la littérature sur le sujet de libérations de nanoparticules dans l'air dans les secteurs industriels et laboratoires de recherche a été effectuée. Des stratégies de recherche des informations pertinentes et de stockage ont été développées. Les mécanismes de libération, tels que la taille de particules d'aérosol et de leur concentration en nombre, ont été comparés pour différentes activités. La disponibilité de l'information contextuelle qui est pertinente pour l'estimation de l'exposition humaine a été évaluée. Il a été constaté que les données relatives à l'exposition ne sont pas toujours disponibles dans la littérature actuelle. Les propriétés des aérosols libérés semblent dépendre de la nature des activités. Des procédés à haute énergie ont tendance à générer des plus hauts niveaux de concentrations de particules dans les gammes de plus petite taille. Les résultats peuvent être utiles pour déterminer la priorité des procédés industriels pour l'évaluation les risques associés dans une approche à plusieurs niveaux. Pour l'évaluation de l'exposition, la disponibilité de l'information peut être améliorée par le développement d'une meilleure méthode de communication des données.

Permissivity of fish cell lines to three Chlamydia-related bacteria: Waddlia chondrophila, Estrella lausannensis and Parachlamydia acanthamoebae.

Epitheliocystis is an infectious disease affecting gills and skin of various freshwater and marine fishes, associated with high mortality and reduced growth of survivors. Candidatus Piscichlamydia salmonis and Clavochlamydia salmonicola have recently been identified as aetiological agents of epitheliocystis in Atlantic Salmon. In addition, several other members of the Chlamydiales order have been identified in other fish species. To clarify the pathogenicity of Chlamydia-like organisms towards fishes, we investigated the permissivity of two fish cell lines, EPC-175 (Fathead Minnow) and RTG-2 (rainbow trout) to three Chlamydia-related bacteria: Waddlia chondrophila, Parachlamydia acanthamoebae and Estrella lausannensis. Quantitative PCR and immunofluorescence demonstrated that W. chondrophila and, to a lesser extent, E. lausannensis were able to replicate in the two cell lines tested. Waddlia chondrophila multiplied rapidly in its host cell and a strong cytopathic effect was observed. During E. lausannensis infection, we observed a limited replication of the bacteria not followed by host cell lysis. Very limited replication of P. acanthamoebae was observed in both cell lines tested. Given its high infectivity and cytopathic effect towards fish cell lines, W. chondrophila represents the most interesting Chlamydia-related bacteria to be used to develop an in vivo model of epitheliocystis disease in fishes.