Survey on batch-to-batch variation in spray paints: a collaborative study

This study represents the most extensive analysis of batch-to-batch variations in spray paint samples to date. The survey was performed as a collaborative project of the ENFSI (European Network of Forensic Science Institutes) Paint and Glass Working Group (EPG) and involved 11 laboratories. Several studies have already shown that paint samples of similar color but from different manufacturers can usually be differentiated using an appropriate analytical sequence. The discrimination of paints from the same manufacturer and color (batch-to-batch variations) is of great interest and these data are seldom found in the literature. This survey concerns the analysis of batches from different color groups (white, papaya (special shade of orange), red and black) with a wide range of analytical techniques and leads to the following conclusions. Colored batch samples are more likely to be differentiated since their pigment composition is more complex (pigment mixtures, added pigments) and therefore subject to variations. These variations may occur during the paint production but may also occur when checking the paint shade in quality control processes. For these samples, techniques aimed at color/pigment(s) characterization (optical microscopy, microspectrophotometry (MSP), Raman spectroscopy) provide better discrimination than techniques aimed at the organic (binder) or inorganic composition (fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) or elemental analysis (SEM - scanning electron microscopy and XRF - X-ray fluorescence)). White samples contain mainly titanium dioxide as a pigment and the main differentiation is based on the binder composition (Csingle bondH stretches) detected either by FTIR or Raman. The inorganic composition (elemental analysis) also provides some discrimination. Black samples contain mainly carbon black as a pigment and are problematic with most of the spectroscopic techniques. In this case, pyrolysis-GC/MS represents the best technique to detect differences. Globally, Py-GC/MS may show a high potential of discrimination on all samples but the results are highly dependent on the specific instrumental conditions used. Finally, the discrimination of samples when data was interpreted visually as compared to statistically using principal component analysis (PCA) yielded very similar results. PCA increases sensitivity and could perform better on specific samples, but one first has to ensure that all non-informative variation (baseline deviation) is eliminated by applying correct pre-treatments. Statistical treatments can be used on a large data set and, when combined with an expert's opinion, will provide more objective criteria for decision making.

Stress reaction of kidney epithelial cells to inorganic solid-core nanoparticles.

A route of accumulation and elimination of therapeutic engineered nanoparticles (NPs) may be the kidney. Therefore, the interactions of different solid-core inorganic NPs (titanium-, silica-, and iron oxide-based NPs) were studied in vitro with the MDCK and LLC-PK epithelial cells as representative cells of the renal epithelia. Following cell exposure to the NPs, observations include cytotoxicity for oleic acid-coated iron oxide NPs, the production of reactive oxygen species for titanium dioxide NPs, and cell depletion of thiols for uncoated iron oxide NPs, whereas for silica NPs an apparent rapid and short-lived increase of thiol levels in both cell lines was observed. Following cell exposure to metallic NPs, the expression of the tranferrin receptor/CD71 was decreased in both cells by iron oxide NPs, but only in MDCK cells by titanium dioxide NPs. The tight association, then subsequent release of NPs by MDCK and LLC-PK kidney epithelial cells, showed that following exposure to the NPs, only MDCK cells could release iron oxide NPs, whereas both cells released titanium dioxide NPs. No transfer of any solid-core NPs across the cell layers was observed.

The use of heterogeneous chemistry for the characterization of functional groups at the gas/particle interface of soot and TiO(2) nanoparticles

Six gases (N((CH3)3), NH2OH, CF3COOH, HCl, NO2, O3) were selected to probe the surface of seven combustion aerosol (amorphous carbon, flame soot) and three types of TiO2 nanoparticles using heterogeneous, that is gas-surface reactions. The gas uptake to saturation of the probes was measured under molecular flow conditions in a Knudsen flow reactor and expressed as a density of surface functional groups on a particular aerosol, namely acidic (carboxylic) and basic (conjugated oxides such as pyrones, N-heterocycles) sites, carbonyl (R1-C(O)-R2) and oxidizable (olefinic, -OH) groups. The limit of detection was generally well below 1% of a formal monolayer of adsorbed probe gas. With few exceptions most investigated aerosol samples interacted with all probe gases which points to the coexistence of different functional groups on the same aerosol surface such as acidic and basic groups. Generally, the carbonaceous particles displayed significant differences in surface group density: Printex 60 amorphous carbon had the lowest density of surface functional groups throughout, whereas Diesel soot recovered from a Diesel particulate filter had the largest. The presence of basic oxides on carbonaceous aerosol particles was inferred from the ratio of uptakes of CF3COOH and HCl owing to the larger stability of the acetate compared to the chloride counterion in the resulting pyrylium salt. Both soots generated from a rich and a lean hexane diffusion flame had a large density of oxidizable groups similar to amorphous carbon FS 101. TiO2 15 had the lowest density of functional groups among the three studied TiO2 nanoparticles for all probe gases despite the smallest size of its primary particles. The used technique enabled the measurement of the uptake probability of the probe gases on the various supported aerosol samples. The initial uptake probability, g0, of the probe gas onto the supported nanoparticles differed significantly among the various investigated aerosol samples but was roughly correlated with the density of surface groups, as expected. [Authors]

Elemental and isotopic zoning in natural alpine quartz

THESIS ABSTRACT : Stable isotope geochemistry is used to help resolve a large number of geological questions. In order to do this, it is essential to understand the different mechanisms that govern isotopic fractionation processes between different phases and to identify the conditions required to reach equilibrium fractionation. However, at low temperatures, these processes are poorly constrained and many factors can induce differential partitioning of the isotopes between sectors of a mineral species and the fluid during mineral growth. This can result in so-called 'sector zoning' of a mineral species. The aim of this thesis is to evaluate the occurrence of sector zoning of the oxygen isotopes and trace elements in natural α-quartz crystals and to identify the reasons for such zoning. The implications for the fluid-mineral interactions are studied in the context of the Alpine metamorphism. The approach chosen has focused on examining the crystal structure, cathodoluminescence appearance (CL), and on relating elemental (e.g. Li, Na, Al, P, K, Ca, Ge, Ti, Fe) to stable oxygen isotope compositions between and along different growth sectors. Low temperature quartz samples were selected from Alpine veins in different localities, where growth conditions have already been well constrained. The mineralogy as well as the isotopic compositions of the host rocks were also investigated, in order to interpret the variations obtained between the different growth stages in the framework of fluid-rock interaction during Alpine metamorphism. Depending on the growth conditions, most of the studied quartz is strongly zoned in CL, and it reveals corresponding zonations in the trace element content (e.g. growth zoning). Aluminium, substituting for Si in the lattice, was found in concentrations up to 1000's ppma, and its distribution is strongly related to Li and H and to a lesser extent, to Ge. Elemental sector zoning is evident from the distribution of these three elements since they exhibit differences in their respective concentrations between faces for distinct growth zones, with prismatic faces having the lowest Al contents. Quartz from veins in magmatic rocks, for example, tend to have lower Al concentrations and similar concentrations of Li and Ti suggesting also a contribution of these elements from the host rock. The relationship between Al and Li is still correlated. Only Alpine crystals grown at higher temperatures (~400°C) without any CL zoning feature are free of these impurities and do not show such zoning characteristics. Differences in the δ18O values were measured between different faces principally in the AIenriched growth zones or stages. These results were confirmed by the means of two different methods (in situ/non in situ). However, it was determined that the Al concentrations do not affect significantly oxygen isotope fractionations at 300°C. The results altogether suggest that the presence of sector zoning in quartz crystals is real, but not universal, and henceforth should be taken into consideration for any use of these systems. The occurrence of disequilibrium partitioning has been enhanced and is possibly related to kinetic processes as well as structural effects that do not affect similarly trace element incorporation and isotopic fractionation. In situ measurements also revealed fine scale δ18O zonations along growth paths that are useful to constrain fluid-rock interactions during Alpine metamorphism. Variations in the δ18O values present along growth vectors indicate changes in the fluid composition and origin. Association with oxygen isotope composition of the host rock allows for the deduction of interactions between rocks, veins and consequently fluids, as well as fluid regimes. RESUME DE LA THESE : A basses températures, (i.e. <400°C) les différents mécanismes qui régissent le fractionnement isotopique ainsi que les conditions nécessaires pour établir un état d'équilibre sont peu connus et nombre de paramètres peuvent entraîner un partitionnement chimique différentiel entre différents secteurs d'un minéral et le fluide en contact. Ainsi, ce travail de thèse a pour but d'évaluer la possible présence de zonages sectoriels en isotopes de l'oxygène mais aussi en éléments traces dans des cristaux naturels de quartz-α de basses températures, ainsi que les raisons d'un tel phénomène et enfin ses implications sur les interactions fluide-roche, principalement dans le cadre du métamorphisme Alpin. La structure et l'apparence en cathodoluminescence (CL) des échantillons ont été caractérisées avant de retracer en détail les compositions en élément traces (Li, Na, Al, P, K, Ca, Ge, Ti, Fe) et en isotopes de l'oxygène, le long et entre différents secteurs. Les échantillons de quartz sélectionnés proviennent majoritairement de veines Alpine de différentes localités, où les conditions de croissance ont été déjà bien caractérisées. Les compositions minéralogiques et isotopiques de la roche encaissante ont aussi été examinées, pour contraindre les variations obtenues dans un contexte Alpin. Selon leurs conditions de croissance, la plupart des cristaux étudiés sont fortement zonés, ce qui est souligné par un zonage des concentrations en éléments traces (e.g. zonage de croissance). L'Aluminium, qui peut se substituer à la Silice dans le réseau cristallin, a été retrouvé jusqu'en très grandes concentrations dans certaines zones (plusieurs milliers de ppma). De plus, la distribution en Al est fortement liée à celles de Li et H, ainsi que dans une moindre mesure à Ge. La présence de zonage sectoriel est évidente au niveau de ces éléments qui montrent de larges différences de concentrations entre différentes faces pour une même zone de croissance, avec les concentrations les plus basses retrouvées dans les faces prismatiques. Les quartz de veines situées dans des roches magmatiques par exemple possèdent des concentrations en Li et Ti de même ordre de grandeur, confirmant le rôle de la composition de la roche encaissante. La relation Li/Al est toujours fortement présente, mais ce rapport est fonction de la face mesurée. Seuls les cristaux Alpins de plus hautes températures (400°C) ne possédant pas de zones en CL ne présentent aucune de ces caractéristiques. Des différences dans les valeurs de δ18O de zones identiques enrichies en Al ont clairement été mesurées entre les différentes faces r, z, et m, mais aussi au sein d'une même seule zone, indiquant que le fractionnement a probablement eu lieu en déséquilibre. Il a été déterminé que la présence d'Al dans ces teneurs n'avait qu'un faible effet sur le fractionnement isotopique de l'oxygène. L'utilisation de deux méthodes différentes a permis d'obtenir des résultats in situ et non in situ concordants. La comparaison des résultats obtenus permet de démontrer que le zonage sectoriel est bien présent dans certains cristaux de quartz, et dépend des conditions de formation. La présence d'un partitionnement différentiel des éléments traces peut être due à des effets cinétiques aussi bien que structuraux, alors que le zonage sectoriel des isotopes de l'oxygène aurait d'autres origines. Il est alors évident que la possibilité de zonage sectoriel doit être désormais pris en considération avant toute interprétations de données isotopiques de cristaux zonés. Les mesures in situ ont de plus permis de distinguer de fines variations des valeurs δ18O au cours de la croissance, qui peuvent aider à retracer la circulations des fluides dans les Alpes durant cette période. En association avec les compositions des roches encaissantes, ii est possible de déduire les interactions entre roches, veines, et par conséquent fluides, au cours de différentes étapes. RESUME GRAND PUBLIC : La géochimie des isotopes stables a pris beaucoup d'importance depuis ces dernières années pour aider à résoudre nombre de questions géologiques, en se basant sur les caractéristiques du fractionnement isotopiques pour différents systèmes. Il est donc nécessaire d'avoir une connaissance approfondie des mécanismes qui s'appliquent au fractionnement isotopique entre les minéraux et les fluides à partir desquels ils se forment. Ces mécanismes ont été bien approchés par différents types de calibrations pour des systèmes à hautes températures, cependant cela n'est pas aussi évident pour les systèmes à des températures inférieures à 400-500°C. Ce travail de thèse a pour but d'aider à la description et la compréhension des phénomènes qui peuvent affecter le fractionnement isotopique à basses températures, ainsi que leurs implications, à partir de l'étude de cristaux de quartz. Le choix des échantillons s'est porté sur des cristaux naturels formés à des températures inférieures ou égales à 400°C, provenant majoritairement de fissures hydrothermales Alpines dont les conditions de formation ont déjà été déterminées. L'étude des cristaux Alpin permet de plus de replacer les résultats obtenus dans le contexte du métamorphisme Alpin au cours du Miocène (21-13 Ma). Après examen de la structure et de la morphologie des cristaux, et leur caractérisation par cathodoluminescence (CL), des analyses chimiques détaillées sur les éléments en traces pouvant entrer dans le réseau cristallin du quartz comme impuretés (i.e. Li, Na, Al, P, K, Ca, Ge, Ti), et des isotopes stables de l'oxygène, ont été menées. En fonction des conditions de croissance, la plupart des cristaux présentent des zonations, qui peuvent être facilement reliées à la distribution des éléments traces analysés par microsonde électronique, sonde ionique (SIMS) et LA-ICPMS. De fortes concentrations d'Aluminium (plusieurs milliers de parties par million atomique) ont pu être observées dans les zones les plus externes des cristaux. De plus, les concentrations en Al et en Li sont toujours corrélées; la présence d'Hydrogène déduite à partir d'analyses par FTIR suit cette même tendance. Les différentes faces des cristaux présentent des concentrations distinctes d'Al, Li et H pour des mêmes zones de croissance, avec par exemple les concentrations les plus faibles dans les zones des faces prismatiques. Cela implique la présence d'un zonage sectoriel, qui a déjà été observé principalement dans des carbonates mais jamais décrit auparavant pour des quartz. Seuls les cristaux alpins homogènes en CL dont la croissance s'est faite à plus haute température (400°C) ne présentent aucune de ces caractéristiques. Par analogie avec le zonage sectoriel en Al, élément qui se substitue au Si dans le réseau cristallin du quartz, il est possible de penser qu'un zonage sectoriel pourrait aussi s'appliquer aux isotopes de l'oxygène. Des précédentes études avaient en effet émis cette hypothèse. Nos résultats ont été obtenus à partir d'analyses à la fois in- situ par SIMS, et par extraction assistée par laser-CO2 sur des parties de quartz soigneusement séparées, et sont en accord entre les deux méthodes. Un zonage sectoriel est en effet bien présent pour les cristaux alpins, mais principalement au niveau des zones très riches en Aluminium. Cependant, il a été déterminé que la présence d'Al dans ces teneurs avait un effet plus que minimal sur le fractionnement isotopique de l'oxygène. Des différences importantes ont été observées entre les faces r & z mais aussi au sein d'une même et seule zone, indiquant que le fractionnement a pu avoir lieu en déséquilibre, ce qui est aussi visible au niveau des valeurs totalement opposées entre faces pour la dernière phase de croissance de certains cristaux. Ainsi l'association de ces résultats laisse suggérer que la présence d'un zonage sectoriel peut être liée à différents paramètres tels que le taux de croissance ou la structure de surface du cristal, mais qui n'affectent pas de la même façon l'incorporation des éléments traces et le fractionnement isotopique. La possibilité d'un zonage sectoriel est importante à prendre en compte lors de toute interprétation de données isotopiques. Les analyses des isotopes de l'oxygène effectuées par SIMS ont aussi permis de distinguer des variations importantes à petite échelle au cours de la croissance. Des mesures faites par laser CO2 sur certaines roches encaissantes, ont permis distinguer plusieurs étapes dans la croissance des minéraux et de déduire le rôle de l'encaissant et le type de fluide. En association avec de précédentes études, il a été ainsi possible de mieux contraindre la formation de ces cristaux dans le contexte alpin et la circulation de fluide au cours du métamorphisme alpin durant le Miocène.

Recent human-induced trophic change in the large and deep perialpine Lake Lucerne (Switzerland) compared to historical geochemical variations

This study investigates the sedimentological and geochemical changes that occurred during the last 2200 years in the meromictic Lake Lucerne (Switzerland), one of the largest freshwater lakes of Central Europe. The stable isotope composition (delta C-13 and delta O-18 values) of bulk carbonates is compared to changes in grain-size distribution (clay and silt fraction), natural trace element input (titanium and thorium concentrations), and organic material abundance (C-org, nitrogen and phosphorus) and composition (C/N ratios and hydrogen and oxygen indexes). A drop in carbonate accumulation and in the delta O-18 values of sediments between ca. AD 500 and 700 followed a large and consistent rise in chemical weathering, marked by increases in the silicate-clay fraction and in crustal element concentrations. During the following millennium, there was a long-term decreasing trend in the lithogenic trace element input and in the phosphorus loading, suggesting decreasing terrigeneous input from runoff water. The major sedimentological change over the studied period occurred after ca. AD 1800 with a significant increase in the erosion-driven silt-fraction and in the sedimentation rate. During the last century, human-induced increase in nutrient input to the lake highly enhanced the accumulation of organic matter in sediment. Changes in nutrients and oxygen conditions in the hypolimnion of Lake Lucerne during the eutrophication period (i.e., the last 40 years) highly modified the geochemical fluxes compared to the relatively stable oligotrophic conditions that prevailed during the previous 2000 years. Before the 19th century, climate driven meromixis had a limited impact on the organic matter flux to the sediments, but the accumulation of carbonate considerably decreased during periods of lower mechanical erosion rates and high chemical weathering rates. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Limitations and information needs for engineered nanomaterial-specific exposure estimation and scenarios: recommendations for improved reporting practices

The aim of this paper is to describe the process and challenges in building exposure scenarios for engineered nanomaterials (ENM), using an exposure scenario format similar to that used for the European Chemicals regulation (REACH). Over 60 exposure scenarios were developed based on information from publicly available sources (literature, books, and reports), publicly available exposure estimation models, occupational sampling campaign data from partnering institutions, and industrial partners regarding their own facilities. The primary focus was on carbon-based nanomaterials, nano-silver (nano-Ag) and nano-titanium dioxide (nano-TiO2), and included occupational and consumer uses of these materials with consideration of the associated environmental release. The process of building exposure scenarios illustrated the availability and limitations of existing information and exposure assessment tools for characterizing exposure to ENM, particularly as it relates to risk assessment. This article describes the gaps in the information reviewed, recommends future areas of ENM exposure research, and proposes types of information that should, at a minimum, be included when reporting the results of such research, so that the information is useful in a wider context.

The fixation of the cemented femoral component. Effects of stem stiffness, cement thickness and roughness of the cement-bone surface.

After cemented total hip arthroplasty (THA) there may be failure at either the cement-stem or the cement-bone interface. This results from the occurrence of abnormally high shear and compressive stresses within the cement and excessive relative micromovement. We therefore evaluated micromovement and stress at the cement-bone and cement-stem interfaces for a titanium and a chromium-cobalt stem. The behaviour of both implants was similar and no substantial differences were found in the size and distribution of micromovement on either interface with respect to the stiffness of the stem. Micromovement was minimal with a cement mantle 3 to 4 mm thick but then increased with greater thickness of the cement. Abnormally high micromovement occurred when the cement was thinner than 2 mm and the stem was made of titanium. The relative decrease in surface roughness augmented slipping but decreased debonding at the cement-bone interface. Shear stress at this site did not vary significantly for the different coefficients of cement-bone friction while compressive and hoop stresses within the cement increased slightly.

Mechanisms of interaction of therapeutic nanoparticles with cells

Nanoparticles (NPs) have gained a lot of interest in recent years due to their huge potential for applications in industry and medicine. Their unique properties offer a large number of attractive possibilities in the biomedical field, providing innovative tools for diagnosis of diseases and for novel therapies. Nevertheless, a deep understanding of their interactions with living tissues and the knowledge about their possible effects in the human body are necessary for the safe use of nanoparticulate formulations. The aim of this PhD project was to study in detail the interactions of therapeutic NPs with living cells, including cellular uptake and release, cellular localization and transport across the cell layers. Moreover, the effects of NPs on the cellular metabolic processes were determined using adapted in vitro assays. We evaluated the biological effect of several NPs potentially used in the biomedical field, including titanium dioxide (Ti02) NPs, 2-sized fluorescent silica NPs, ultrasmall superparamagnetic iron oxide (USPIO) NPs, either uncoated or coated with oleic acid or with polyvinylamine (aminoPVA) and poly(lactic-co-glycolic acid) - polyethylene-oxide (PLGA-PEO) NPs. We have found that the NPs were internalized by the cells, depending on their size, chemical composition, surface coating and also depending on the cell line considered. The uptake of aminoPVA-coated USPIO NPs by endothelial cells was enhanced in the presence of an external magnetic field. None of the tested USPIO NPs and silica NPs was transported across confluent kidney cell layers or brain endothelial cell layers, even in the presence of a magnetic field. However, in an original endothelium-glioblastoma barrier model which was developed, uncoated USPIO NPs were directly transferred from endothelial cells to glioblastoma cells. Following uptake, Ti02 NPs and uncoated USPIO NPs were released by the kidney cells, but not by the endothelial cells. Furthermore, these NPs induced an oxidative stress and autophagy in brain endothelial cells, possibly associated with their enhanced agglomeration in cell medium. A significant DNA damage was found in brain endothelial cells after their exposure to TiO2NPs. Altogether these results extend the existing knowledge about the effects of NPs on living cells with regard to their physicochemical characteristics and provide interesting tools for further investigation. The development of the in vitro toxicological assays with a special consideration for risk evaluation aims to reduce the use of animal experiments. -Les nanoparticules (NPs) présentent beaucoup d'intérêt dans le domaine biomédical et industriel. Leurs propriétés uniques offrent un grand nombre de possibilités de solutions innovantes pour le diagnostique et la thérapie. Cependant, pour un usage sûr des NPs il est nécessaire d'acquérir une connaissance approfondie des mécanismes d'interactions des NPs avec les tissus vivants et de leur effets sur le corps humain. Le but de ce projet de thèse était d'étudier en détail les mécanismes d'interactions de NPs thérapeutiques avec des cellules vivantes, en particulier les mécanismes d'internalisation cellulaire et leur subséquente sécrétion par les cellules, leur localisation cellulaire, leur transport à travers des couches cellulaires, et l'évaluation des effets de NPs sur le métabolisme cellulaire, en adaptant les méthodes existante d'évaluation cyto-toxico logique s in vitro. Pour ces expériences, les effets biologiques de nanoparticules d'intérêt thérapeutique, telles que des NPs d'oxyde de titane (TiO2), des NPs fluorescents de silicate de 2 tailles différentes, des NPs, d'oxyde de fer super-para-magnétiques ultra-petites (USPIO), soit non- enrobées soit enrobées d'acide oléique ou de polyvinylamine (aminoPVA), et des NPs d'acide poly(lactique-co-glycolique)-polyethylene-oxide (PLGA-PEO) ont été évalués. Les résultats ont démontré que les NPs sont internalisées par les cellules en fonction de leur taille, composition chimique, enrobage de surface, et également du type de cellules utilisées. L'internalisation cellulaire des USPIO NPs a été augmentée en présence d'un aimant externe. Aucune des NPs de fer et de silicate n'a été transportée à travers des couches de cellules épithéliales du rein ou endothéliales du cerveau, même en présence d'un aimant. Cependant, en développant un modèle original de barrière endothélium-glioblastome, un transfert direct de NPs d'oxyde de fer de cellule endothéliale à cellule de glioblastome a été démontré. A la suite de leur internalisation les NPs d'oxyde de fer et de titane sont relâchées par des cellules épithéliales du rein, mais pas des cellules endothéliales du cerveau. Dans les cellules endothéliales du cerveau ces NPs induisent en fonction de leur état d'agglomération un stress oxydatif et des mécanismes d'autophagie, ainsi que des dommages à l'ADN des cellules exposées aux NPs d'oxyde de titane. En conclusion, les résultats obtenus élargissent les connaissances sur les effets exercés par des NPs sur des cellules vivantes et ont permis de développer les outils expérimentaux pour étudier ces effets in vitro, réduisant ainsi le recours à des expériences sur animaux.

Removal of unusual, large high-velocity metallic maxillary sinus foreign bodies by a modified free bone flap technique.

Metallic foreign bodies are rarely found in the maxillary sinus, and usually they have a dental origin.Potential complications related to foreign bodies include recurrent sinusitis, rhinolith formation, cutaneous fistula,chemical poisoning, facial neuralgic pain and even malignancies.Two main surgical approaches are currently used for the removal of foreign bodies in the maxillary sinus: the bone flap and the endoscopic sinus techniques. We are reporting two unusual cases of large high-velocity foreign bodies removed by a modified maxillary lateral antrotomy,with free bone flap repositioning and fixation with a titanium miniplate.

Development of a harmonised method for the profiling of amphetamine

Résumé : Cette thèse de doctorat est le fruit d'un projet de recherche européen financé par le quatrième programme cadre de la Commission Européenne (DG XII, Standards, Measurement and Testing). Ce projet, dénommé SMT-CT98-2277, a été financé pour la partie suisse par l'Office Fédéral de l'Education et de la Science (OFES, Berne, Suisse). Le but de ce projet était de développer une méthode harmonisée et collaborativement testée pour le profilage des impuretés de l'amphétamine illicite par chromatographie capillaire en phase gazeuse. Le travail a été divisé en sept phases majeures qui concernaient la synthèse de l'amphétamine, l'identification d'impuretés, l'optimisation de la préparation de l'échantillon et du système chromatographique, la variabilité des résultats, l'investigation de méthodes mathématiques pour la classification et la comparaison de profils et finalement l'application de la méthode à des réels échantillons illicites. La méthode résultant de ce travail n'a pas seulement montré que les données étaient interchangeables entre laboratoires mais aussi qu'elle était supérieure en de nombreux points aux méthodes préalablement publiées dans la littérature scientifique. Abstract : This Ph.D. thesis was carried out in parallel to an European project funded by the fourth framework program of the European Commission (DG XII, Standards, Measurement and Testing). This project, named SMT-CT98-2277 was funded, for the Swiss part, by the Federal Office of Education and Science (OFES, Bern, Switzerland). The aim of the project was to develop a harmonised, collaboratively tested method for the impurity profiling of illicit amphetamine by capillary gas chromatography. The work was divided into seven main tasks which deal with the synthesis of amphetamine, identification of impurities, optimization of sample preparation and of the chromatographic system, variability of the results, investigation of numerical methods for the classification and comparison of profiles and finally application of the methodology to real illicit samples. The resulting method has not only shown to produce interchangeable data between different laboratories but was also found to be superior in many aspects to previously published methods.

Suitability of human and mammalian cells of different origin for the assessment of genotoxicity of metal and polymeric engineered nanoparticles.

Nanogenotoxicity is a crucial endpoint in safety testing of nanomaterials as it addresses potential mutagenicity, which has implications for risks of both genetic disease and carcinogenesis. Within the NanoTEST project, we investigated the genotoxic potential of well-characterised nanoparticles (NPs): titanium dioxide (TiO2) NPs of nominal size 20 nm, iron oxide (8 nm) both uncoated (U-Fe3O4) and oleic acid coated (OC-Fe3O4), rhodamine-labelled amorphous silica 25 (Fl-25 SiO2) and 50 nm (Fl-50 SiO) and polylactic glycolic acid polyethylene oxide polymeric NPs - as well as Endorem® as a negative control for detection of strand breaks and oxidised DNA lesions with the alkaline comet assay. Using primary cells and cell lines derived from blood (human lymphocytes and lymphoblastoid TK6 cells), vascular/central nervous system (human endothelial human cerebral endothelial cells), liver (rat hepatocytes and Kupffer cells), kidney (monkey Cos-1 and human HEK293 cells), lung (human bronchial 16HBE14o cells) and placenta (human BeWo b30), we were interested in which in vitro cell model is sufficient to detect positive (genotoxic) and negative (non-genotoxic) responses. All in vitro studies were harmonized, i.e. NPs from the same batch, and identical dispersion protocols (for TiO2 NPs, two dispersions were used), exposure time, concentration range, culture conditions and time-courses were used. The results from the statistical evaluation show that OC-Fe3O4 and TiO2 NPs are genotoxic in the experimental conditions used. When all NPs were included in the analysis, no differences were seen among cell lines - demonstrating the usefulness of the assay in all cells to identify genotoxic and non-genotoxic NPs. The TK6 cells, human lymphocytes, BeWo b30 and kidney cells seem to be the most reliable for detecting a dose-response.