Comparative study of human erythrocytes by digital holographic microscopy, confocal microscopy, and impedance volume analyzer.

Red blood cell (RBC) parameters such as morphology, volume, refractive index, and hemoglobin content are of great importance for diagnostic purposes. Existing approaches require complicated calibration procedures and robust cell perturbation. As a result, reference values for normal RBC differ depending on the method used. We present a way for measuring parameters of intact individual RBCs by using digital holographic microscopy (DHM), a new interferometric and label-free technique with nanometric axial sensitivity. The results are compared with values achieved by conventional techniques for RBC of the same donor and previously published figures. A DHM equipped with a laser diode (lambda = 663 nm) was used to record holograms in an off-axis geometry. Measurements of both RBC refractive indices and volumes were achieved via monitoring the quantitative phase map of RBC by means of a sequential perfusion of two isotonic solutions with different refractive indices obtained by the use of Nycodenz (decoupling procedure). Volume of RBCs labeled by membrane dye Dil was analyzed by confocal microscopy. The mean cell volume (MCV), red blood cell distribution width (RDW), and mean cell hemoglobin concentration (MCHC) were also measured with an impedance volume analyzer. DHM yielded RBC refractive index n = 1.418 +/- 0.012, volume 83 +/- 14 fl, MCH = 29.9 pg, and MCHC 362 +/- 40 g/l. Erythrocyte MCV, MCH, and MCHC achieved by an impedance volume analyzer were 82 fl, 28.6 pg, and 349 g/l, respectively. Confocal microscopy yielded 91 +/- 17 fl for RBC volume. In conclusion, DHM in combination with a decoupling procedure allows measuring noninvasively volume, refractive index, and hemoglobin content of single-living RBCs with a high accuracy.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Bacterial biosensors for measuring availability of environmental pollutants

Abstract: Traditionally, pollution risk assessment is based on the measurement of a pollutant's total concentration in a sample. The toxicity of a given pollutant in the environment, however, is tightly linked to its bioavailability, which may differ significantly from the total amount. Physico-chemical and biological parameters strongly influence pollutant fate in terms of leaching, sequestration and biodegradation. Bacterial sensorreporters, which consist of living micro-organisms genetically engineered to produce specific output in response to target chemicals, offer an interesting alternative to monitoring approaches. Bacterial sensor-reporters detect bioavailable and/or bioaccessible compound fractions in samples. Currently, a variety of environmental pollutants can be targeted by specific biosensor-reporters. Although most of such strains are still confined to the lab, several recent reports have demonstrated utility of bacterial sensing-reporting in the field, with method detection limits in the nanomolar range. This review illustrates the general design principles for bacterial sensor-reporters, presents an overview of the existing biosensor-reporter strains with emphasis on organic compound detection. A specific focus throughout is on the concepts of bioavailability and bioaccessibility, and how bacteria-based sensing-reporting systems can help to improve our basic understanding of the different processes at work.

Measuring brain perfusion with intravoxel incoherent motion (IVIM): Initial clinical experience.

PURPOSE: To evaluate the feasibility of intravoxel incoherent motion (IVIM) perfusion measurements in the brain with currently available imaging systems. MATERIALS AND METHODS: We acquired high in-plane resolution (1.2 × 1.2 mm(2) ) diffusion-weighted images with 16 different values of b ranging from 0 to 900 s/mm(2) , in three orthogonal directions, on 3T systems with a 32-multichannel receiver head coil. IVIM perfusion maps were extracted by fitting a double exponential model of signal amplitude decay. Regions of interest were drawn in pathological and control regions, where IVIM perfusion parameters were compared to the corresponding dynamic susceptibility contrast (DSC) parameters. RESULTS: Hyperperfusion was found in the nonnecrotic or cystic part of two histologically proven glioblastoma multiforme and in two histologically proven glioma WHO grade III, as well as in a brain metastasis of lung adenocarcinoma, in a large meningioma, and in a case of ictal hyperperfusion. A monoexponential decay was found in a territory of acute ischemia, as well as in the necrotic part of a glioblastoma. The IVIM perfusion fraction f correlated well with DSC CBV. CONCLUSION: Our initial report suggests that high-resolution brain perfusion imaging is feasible with IVIM in the current clinical setting. J. Magn. Reson. Imaging 2014;39:624-632. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.

Pizgrischite, (Cu,Fe)Cu14PbBi17S35, a new sulfosalt from the Swiss Alps: Description, crystal structure and occurrence

Pizgrischite, (Cu,Fe)Cu14PbBi17S35, is a new mineral species named after the type locality, Piz Grisch Mountain, Val Ferrera, Graubunden, Switzerland. This sulfosalt occurs as thin, striated, metallic lead-grey blades measuring up to I cm in length, embedded in quartz and associated with tetrahedrite, chalcopyrite, pyrite, sphalerite, emplectite and derivatives of the aikinite-bismuthinite series. In plane-polarized light, the new species is brownish grey with no perceptible pleochroism; under crossed nicols in oil immersion, it presents a weak anisotropy with dark brown tints. Minimum and maximum reflectance values (in %) in air are: 40.7-42.15 (470 nm), 41.2-43.1 (546 nm), 41.2-43.35 (589 nm) and 40.7-43.3 (650 nm). Cleavage is perfect along 001 I and well developed on {010}. Abundant polysynthetic twinning is observed on (010). The mean micro-indentation hardness is 190 kg/mm(2) (Mohs hardness 3.3), and the calculated density is 6.58 g/cm(3). Electron-microprobe analyses yield (wt%; mean result of seven analyses): Cu 16.48, Pb 2.10, Fe 0.77, Bi 60.70, Sb 0.35, S 19.16, Se 0.04, total 99.60. The resulting empirical chemical formula is (Cu15.24Fe0.80Pb0.60)(Sigma 16.64)(Bi17.07Sb0.17)(Sigma 17.24)(S35.09Se0.03)(Sigma 35.12), in accordance with the formula derived from the single-crystal refinement of the structure, (Cu,Fe)Cu14PbBi17S35. Pizgrischite is monoclinic, space group C2/m, with the following unit-cell parameters: a 35.054(2), b3.91123(I), c43.192(2) angstrom, beta 96.713(4)degrees, V5881.24 angstrom(3), Z=4. The strongest seven X-ray powder-diffraction lines [d in angstrom (I)(hkl)] are: 5.364(40)((6) over bar 04), 4.080(50)((8) over bar 05), 3.120(40)(118), 3.104(68)((3) over bar 18), 2.759(53) ((9) over bar 11),2.752(44)(910) and 1.956(100)(020). The crystal structure is an expanded monoclinic derivative of kupcikite. Pizgrischite belongs to the cuprobismutite series of bismuth sulfosalts but, sensu stricto, it is not a homologue of cuprobismutite. At the type locality. pizarischite is the result of the Alpine metamorphism under greenschist-facies conditions of pre-Tertiary hydrothermal Cu-Bi mineralization.

Aggregating Brain Cell Cultures as a Model to Study Ischaemia-induced Neurodegeneration.

Rotation-mediated aggregating brain cell cultures at two different maturational stages (DIV 11 and DIV 20) were subjected for 1 or 2 hours to ischaemic conditions by transient immobilization (arrest of media circulation). During recovery, cell damage was evaluated by measuring changes in cell type-specific enzyme activities and total protein content. It was found that in immature cultures (DIV 11), immobilization for 1 or 2 hours did not affect the parameters measured. By contrast, at DIV 20, ischaemic conditions for 1 hour caused a pronounced decrease in the activities of glutamic acid decarboxylase and choline acetyltransferase. A significant decrease in these neuron-specific enzyme activities was found at post-ischaemic days 1-14, indicating immediate and irreversible neuronal damage. The activity of the astrocyte-specific enzyme, glutamine synthetase, was significantly increased at 4 days post-treatment; equal to control values at 6 days; and significantly decreased at 14 days after the ischaemic insult. Immobilization of DIV 20 cultures for 2 hours caused a drastic reduction in all the parameters measured at post-ischaemic day 6. Generally, the ischaemic conditions appeared to be more detrimental to neurons than to astrocytes, and GABAergic neurons were more affected than cholinergic neurons.

Oxidative potential for fine/ultrafine particles in occupational situations

Introduction : The redox properties of fine/ultrafine particles as well as nanoparticles (NP) are suggested to be important to explain their biological activity and could constitute a novel and promising metric for hazard evaluation. The acellular in vitro dithiothreitol (DTT) assay allows measuring this property. Objectives : (1) to evaluate sampling requirements for fine/ultrafine particle allowing measurement of their oxidative potential (2) to apply the methodology to occupational situations where particle from combustion sources are generated. Material and method : Sampling parameters (type of filters and loaded amount) and storage duration affecting the DTT measurements were evaluated. Based on these results, a methodological approach was defined and applied in two occupational situations where diesel and other combustion particles are present (toll station in a tunnel and mechanical yard for bus reparation). Results : Teflon filters loaded with diesel particles were found more suitable for the DTT assay, due to their better chemical inertness compared to quartz filters: after storage durations larger than 150 hours, an increased reactivity toward DTT was observed only with quartz filters. Reactivity was linearly correlated to the loaded mass until about 1000 μg/filter. Different redox reactivities were determined in both working places, with the mechanical yard presenting a higher DTT consumption rate. Discussion and conclusions : These results demonstrate the feasibility of this method to determine the oxidative potential of fine/ultrafine particles in occupational situations. We propose to include this approach for hazard assessment of work places with exposure to manufactured and other NP.

Comparison of time-lapse GPR data collected under natural and forced infiltration conditions to estimate vadose zone hydraulic parameters

Time-lapse crosshole ground-penetrating radar (GPR) data, collected while infiltration occurs, can provide valuable information regarding the hydraulic properties of the unsaturated zone. In particular, the stochastic inversion of such data provides estimates of parameter uncertainties, which are necessary for hydrological prediction and decision making. Here, we investigate the effect of different infiltration conditions on the stochastic inversion of time-lapse, zero-offset-profile, GPR data. Inversions are performed using a Bayesian Markov-chain-Monte-Carlo methodology. Our results clearly indicate that considering data collected during a forced infiltration test helps to better refine soil hydraulic properties compared to data collected under natural infiltration conditions

Detecting and measuring deprivation in primary care: development, reliability and validity of a self-reported questionnaire: the DiPCare-Q.

OBJECTIVES: Advances in biopsychosocial science have underlined the importance of taking social history and life course perspective into consideration in primary care. For both clinical and research purposes, this study aims to develop and validate a standardised instrument measuring both material and social deprivation at an individual level. METHODS: We identified relevant potential questions regarding deprivation using a systematic review, structured interviews, focus group interviews and a think-aloud approach. Item response theory analysis was then used to reduce the length of the 38-item questionnaire and derive the deprivation in primary care questionnaire (DiPCare-Q) index using data obtained from a random sample of 200 patients during their planned visits to an ambulatory general internal medicine clinic. Patients completed the questionnaire a second time over the phone 3 days later to enable us to assess reliability. Content validity of the DiPCare-Q was then assessed by 17 general practitioners. Psychometric properties and validity of the final instrument were investigated in a second set of patients. The DiPCare-Q was administered to a random sample of 1898 patients attending one of 47 different private primary care practices in western Switzerland along with questions on subjective social status, education, source of income, welfare status and subjective poverty. RESULTS: Deprivation was defined in three distinct dimensions: material (eight items), social (five items) and health deprivation (three items). Item consistency was high in both the derivation (Kuder-Richardson Formula 20 (KR20) =0.827) and the validation set (KR20 =0.778). The DiPCare-Q index was reliable (interclass correlation coefficients=0.847) and was correlated to subjective social status (r(s)=-0.539). CONCLUSION: The DiPCare-Q is a rapid, reliable and validated instrument that may prove useful for measuring both material and social deprivation in primary care.

Measuring the diffusion of palliative care in long-term care facilities - a death census

ABSTRACT: BACKGROUND: The dissemination of palliative care for patients presenting complex chronic diseases at various stages has become an important matter of public health. A death census in Swiss long-term care facilities (LTC) was set up with the aim of monitoring the frequency of selected indicators of palliative care. METHODS: The survey covered 150 LTC facilities (105 nursing homes and 45 home health services), each of which was asked to complete a questionnaire for every non-accidental death over a period of six months. The frequency of 4 selected indicators of palliative care (resort to a specialized palliative care service, the administration of opiates, use of any pain measurement scale or other symptom measurement scale) was monitored in respect of the stages of care and analysed based on gender, age, medical condition and place of residence. RESULTS: Overall, 1200 deaths were reported, 29.1% of which were related to cancer. The frequencies of each indicator varied according to the type of LTC, mostly regarding the administration of opiate. It appeared that the access to palliative care remained associated with cancer, terminal care and partly with age, whereas gender and the presence of mental disorders had no effect on the indicators. In addition, the use of drugs was much more frequent than the other indicators. CONCLUSION: The profile of patients with access to palliative care must become more diversified. Among other recommendations, equal access to opiates in nursing homes and in home health services, palliative care at an earlier stage and the systematic use of symptom management scales when resorting to opiates have to become of prime concern.

Maximal Physiological Parameters during Partial Body-Weight Support Treadmill Testing.

PURPOSE: This study investigated maximal cardiometabolic response while running in a lower body positive pressure treadmill (antigravity treadmill (AG)), which reduces body weight (BW) and impact. The AG is used in rehabilitation of injuries but could have potential for high-speed running, if workload is maximally elevated. METHODS: Fourteen trained (nine male) runners (age 27 ± 5 yr; 10-km personal best, 38.1 ± 1.1 min) completed a treadmill incremental test (CON) to measure aerobic capacity and heart rate (V˙O2max and HRmax). They completed four identical tests (48 h apart, randomized order) on the AG at BW of 100%, 95%, 90%, and 85% (AG100 to AG85). Stride length and rate were measured at peak velocities (Vpeak). RESULTS: V˙O2max (mL·kg·min) was similar across all conditions (men: CON = 66.6 (3.0), AG100 = 65.6 (3.8), AG95 = 65.0 (5.4), AG90 = 65.6 (4.5), and AG85 = 65.0 (4.8); women: CON = 63.0 (4.6), AG100 = 61.4 (4.3), AG95 = 60.7 (4.8), AG90 = 61.4 (3.3), and AG85 = 62.8 (3.9)). Similar results were found for HRmax, except for AG85 in men and AG100 and AG90 in women, which were lower than CON. Vpeak (km·h) in men was 19.7 (0.9) in CON, which was lower than every other condition: AG100 = 21.0 (1.9) (P < 0.05), AG95 = 21.4 (1.8) (P < 0.01), AG90 = 22.3 (2.1) (P < 0.01), and AG85 = 22.6 (1.6) (P < 0.001). In women, Vpeak (km·h) was similar between CON (17.8 (1.1) ) and AG100 (19.3 (1.0)) but higher at AG95 = 19.5 (0.4) (P < 0.05), AG90 = 19.5 (0.8) (P < 0.05), and AG85 = 21.2 (0.9) (P < 0.01). CONCLUSIONS: The AG can be used at maximal exercise intensities at BW of 85% to 95%, reaching faster running speeds than normally feasible. The AG could be used for overspeed running programs at the highest metabolic response levels.

Derivation of soil-specific streaming potential electrical parameters from hydrodynamic characteristics of partially saturated soils

Water movement in unsaturated soils gives rise to measurable electrical potential differences that are related to the flow direction and volumetric fluxes, as well as to the soil properties themselves. Laboratory and field data suggest that these so-called streaming potentials may be several orders of magnitudes larger than theoretical predictions that only consider the influence of the relative permeability and electrical conductivity on the self potential (SP) data. Recent work has improved predictions somewhat by considering how the volumetric excess charge in the pore space scales with the inverse of water saturation. We present a new theoretical approach that uses the flux-averaged excess charge, not the volumetric excess charge, to predict streaming potentials. We present relationships for how this effective excess charge varies with water saturation for typical soil properties using either the water retention or the relative permeability function. We find large differences between soil types and the predictions based on the relative permeability function display the best agreement with field data. The new relationships better explain laboratory data than previous work and allow us to predict the recorded magnitudes of the streaming potentials following a rainfall event in sandy loam, whereas previous models predict values that are three orders of magnitude too small. We suggest that the strong signals in unsaturated media can be used to gain information about fluxes (including very small ones related to film flow), but also to constrain the relative permeability function, the water retention curve, and the relative electrical conductivity function.

Eumelanin-based coloration and fitness parameters in birds: a meta-analysis

Although melanin is the most common pigment in animal integuments, the adaptive function of variation in melanin-based coloration remains poorly understood. The individual fitness returns associated with melanin pigments can be variable across species as these pigments can have physical and biological protective properties and genes involved in melanogenesis may vary in the intensity of pleiotropic effects. Moreover, dark and pale coloration can also enhance camouflage in alternative habitats and melanin-based coloration can be involved in social interactions. We investigated whether darker or paler individuals achieve a higher fitness in birds, a taxon wherein associations between melanin-based coloration and fitness parameters have been studied in a large number of species. A meta-analysis showed that the degree of melanin-based coloration was not significantly associated with laying date, clutch size, brood size, and survival across 26 species. Similar results were found when restricting the analyses to non-sexually dimorphic birds, colour polymorphic and monomorphic species, in passerines and non-passerines and in species for which inter-individual variation in melanism is due to colour intensity. However, eumelanic coloration was positively associated with clutch and brood size in sexually dimorphic species and those that vary in the size of black patches, respectively. Given that greater extent of melanin-based coloration was positively associated with reproductive parameters and survival in some species but negatively in other species, we conclude that in birds the sign and magnitude of selection exerted on melanin-based coloration is species- or trait-specific.