Two-photon excitation fluorometry in detection of infectious diseases

Because of the heavily overlapping symptoms, pathogen-specific diagnosis and treatment of infectious diseases is difficult based on clinical symptoms alone. Therefore, patients are often treated empirically. More efficient treatment and management of infectious diseases would require rapid point-of-care compatible in vitro diagnostic methods. However, current point-of-care methods are unsatisfactory in performance and in cost structure. The lack of pointof- care methods results in unnecessary use of antibiotics, suboptimal use of virus-specific drugs, and compromised patient care. In this thesis, the applicability of a two-photon excitation fluorometry is evaluated as a tool for rapid detection of infectious diseases. New separation-free immunoassay methodologies were developed and validated for the following application areas: general inflammation markers, pathogen-specific antibodies, pathogen-specific antigens, and antimicrobial susceptibility testing. In addition, dry-reagent methodology and nanoparticulate tracers are introduced in context to the technique. The results show that the new assay technique is a versatile tool for rapid detection of infectious diseases in many different application areas. One particularly attractive area is rapid multianalyte testing of respiratory infections, where the technique was shown to allow simple assay protocols and comparable performance to the state-of-the-art laboratory methods. If implemented in clinical diagnostic use, the new methods could improve diagnostic testing routines, especially in rapid testing of respiratory tract infections.

Retentiopolymeerin optimointi täyteaineiden yhtäaikaisannostelussa

Kirjallisuusosassa perehdyttiin retentioaineisiin ja täyteaineisiin sekä retentioaineiden ja rainanmuodostusolosuhteiden vaikutukseen retentioon, vedenpoistoon ja paperin ominaisuuksiin. Tarkemmin kirjallisuusosassa keskityttiin täyteaineiden esiflokkaukseen, retentiopolymeerin adsorptioon sekä retentiopolymeerien ja täyteaineiden annostelutapoihin. Kokeellisessa osassa tutkittiin sarjaa retentiopolymeerejä, joiden varaustiheys ja moolimassa muuttuivat. Yksi polymeereistä oli kahdesta polymeeristävalmistettu suoladispersio ja yksi modifioitu kationinen PAM. Näillä polymeereillä käytiin läpi koesarjoja, joissa muutettiin täyteaineen annosteluaikaa retentiopolymeerin annosteluajan pysyessä vakiona. Lähinnä vertailtiin keskenään perinteistä annostelua, jossa täyteaine annosteltiin paljon ennen retentiopolymeeriä,ja yhtäaikaista annostelua, jossa molemmat annosteltiin yhtä aikaa lähellä perälaatikkoa. Kokeet tehtiin MBF-laitteella, jolla pystytään paperikonetta vastaaviin pulsaatiotaajuuksiin ja sillä voidaan valmistaa tasoviirakoneella valmistetunpaperin kaltaisia laboratorioarkkeja. Valmistetuista arkeista tutkittiin retentioita ja paperiteknisiä ominaisuuksia. Laboratoriokokeiden perusteella yhtäaikainen annostelu antoi paremmat täyteaineretentiot verrattaessa perinteiseen annosteluun lähes kaikissa koesarjoissa. Varsinkin lyhytketjuiset polymeerit näyttivättoimivan hyvin yhtäaikaisannostelulla, mikä saattaisi johtua siitä, että lyhyt reagointiaika sulpun kanssa on lyhytketjuisille polymeereille edullinen, sillä silloin polymeeriketjun konformaatio ei ehdi asettua liian alhaiseksi ja ketjun toimintakyky säilyy parempana. Polymeerin varaustiheyden kasvaessa riittävästi laski täyteaineretentio seuraavissa tapauksissa: SC-massa + kaoliini ja SC-massa +GCC kummallakin annostelulla sekä SC-massa + PCC A perinteisellä annostelulla. Hienopaperimassalla samaa trendiä noudatti täyteaine GCC kummallakin annostelulla, kun taas PCC H:ta käytettäessä paranivat täyteaineretentiot molemmilla annosteluilla. Retentiopolymeerin moolimassan kasvaessa riittävästi kääntyi täyteaineretentio laskuun täyteaineilla GCC ja kaoliini, kun käytettiin SC-massaa. Hienopaperimassalla GCC noudatti tätä samaa taipumusta. Sen sijaan SC-massalla PCC A:takäytettäessä täyteaineretentio puolestaan nousi hieman moolimassan kasvaessa. Näin kävi myös hienopaperimassalla, kun täyteaineena käytettiin PCC H:ta. Käytettäessä SC-massaa, perinteisellä annostelulla saatiin parempi tai yhtä hyvä valonsironta kuin yhtäaikaisella annostelulla kaikilla täyteaineilla. Tämä saattaisi johtua siitä, että yhtäaikaisannostelulla on muodostunut suurempia täyteaineflokkeja, mikä on alentanut valoa sirottavia pintoja. Täyteaineista korkeimmat valonsirontakertoimet antoi PCC A ja alhaisimmat kaoliini. PCC A:lla oli kapein partikkelikokojakauma, mikä korottaa paperin valonsirontaa. Hienopaperimassalla valonsirontakerroin ja opasiteetti suurenivat GCC-pitoisuuden kasvaessa kummallakin annostelulla, mikä voisi johtua täyteainepartikkelien antamasta paremmasta sironnasta. Yhtäaikaisella annostelulla saavutettiin huomattavasti paremmat valonsironnan arvot perinteiseen annosteluun verrattuna. PCC H-pitoisuuden kasvaessa suurenivat myös valonsirontakerroin ja opasiteetti kummallakin annostelulla. PCC H antoi korkeammat valonsirontakertoimet kuin GCC. PCC omaa suuremman valonheijastusluvun kuin GCC, minkä vuoksi se antaa paremmat valonsirontakertoimen arvot. PCC H:n partikkelikokojakauma oli myös kapeampi kuin GCC:n, mikä mahdollisti paremman valonsironnan ja opasiteetin saavuttamisen.

Kristiina-kokoelma

Kristiina-instituutti, Helsingin yliopiston Humanistisen tiedekunnan naistutkimuksen yksikkö perustettiin vuonna 1991. Nykyisin oppiaine tunnetaan nimellä sukupuolentutkimus ja siinä on mahdollista suorittaa filosofian maisterin tutkinto sekä jatko-opinnot. Kristiina-instituutin kirjakokoelmaa ryhdyttiin kartuttamaan systemaattisesti 1990-luvun alussa. Instituutin kirjastotyöryhmä pyrki ja pyrkii edelleen hankkimaan kokoelmaan varsinkin sukupuolentutkimuksen klassikot sekä kaiken Suomessa julkaistun alan kirjallisuuden. Tutkimusalan tieteidenvälisyys näkyy kokoelman monipuolisuudessa: teoksia on mm. psykologian, filosofian, politiikantutkimuksen, valtio-opin, sosiologian, sosiaalityön, kirjallisuudentutkimuksen ja kielentutkimuksen aloilta. Poikkitieteellisyyttä edustavat mm. kokoelmaan kuuluvat muiden tieteenalojen opinnäytetyöt, joiden sisältö käsittelee tai sivuaa sukupuolentutkimusta. Pääkokoelma sijaitsee Helsingin yliopiston Humanistisen tiedekunnan Topelia-kirjastossa. Kokoelmaa kartutetaan jatkuvasti, varsinkin pohjoismaista ja eurooppalaista kirjallisuutta painottaen. Kielijakaumaa pyritään laajentamaan Euroopan valtakieliin. Kokoelman laajuus 14.7.2009: 4528 lainattavaa nimekettä, joista 165 kuuluu sarjajulkaisuihin. Kurssikirjoja on 293, ne ovat osin ei-lainattavaa aineistoa, osin lyhytlainoja. Ei-lainattavia hakuteoksia on 63 ja (muiden alojen) opinnäytetöitä 118. Lehtiä on 76 nimekettä, osittain vajaita vuosikertoja. Lehtiä ei saa kotilainaan. Joidenkin lehtien julkaiseminen tai tilaus/lahjaksi saaminen on päättynyt. Kymmentä ulkomaista lehteä julkaistaan myös verkkojulkaisuna. Edelleen saatavia ulkomaisia lehtiä on 29 ja kotimaisia kolme (Naistutkimus; Tasa-arvo; Tulva). Vuoteen 2006 asti instituutti hankki lehdet omilla määrärahoillaan tai lahjoituksin, tämän jälkeen kirjasto on hankkinut ostolehdet kirjaston hankintamäärärahoista. Lehdistä 19 saadaan ostoina, loput lahjoina. Jos lehti tulee kirjaston kokoelmaan laitoksen lahjoituksena, voivat sen uusimmat numerot olla vielä Kristiina-instituutissa. Sukupuolentutkimuksen kirjallisuutta löytyy myös Humanistisen tiedekunnan taidehistorian osastosta (315 nimekettä), Pohjois-Amerikan tutkimuksen kokoelmasta (65 nimekettä) ja historian osastosta (155 nimekettä). Nämä yhdistynevät Kristiina-kokoelmaan uuden keskustakampuksen kirjastorakennuksen myötä noin vuonna 2012.

Effect of pulps fractionation on formation and strength properties of laboratory hand sheets

The objectives of the work were to study the effect of dewatering time varying on formation properties of papersheets, to determine the role of fines fraction in creation of paper with good formation and strength properties of papersheets, and also to study the effect of charge modification of fibers fractionations on formation properties of handsheets. The paper formation is one of the most important structural properties of paper. This property has effect on physical and optical characteristics of paper. In thi work the effect of formation on tensile strength was determined. The formation properties were analyzed by using the AMBERTEC Beta Formation Tester. The PAM addition as a f;locculant agent did some changes in the formation of paper. Paper sheets were also made from different furnishes of both birch and pine pulps. The fibers particles as a fines have great effect on drainability changes. Fines fraction played important role in papermaking. The two kinds of pulps (pine and birch pulps) were also used in this work for investigation of fines role. As it was expected the fines fraction gave positive effect on paper formation, but when fines fraction was added above initial fines content the formation of paper was deteriorated. The effect of paper formation on tensile strength was also determined. In many cases the poor formation of paper had negative effect on strength properties of paper..

Rakentavaa tunteiden muistelua

Kirjallisuusarvostelu

UV-LED -lamppujen soveltuminen laivojen painolastivesien käsittelyyn

Painolastivesien mukana kulkeutuvien lajien leviäminen on yksi vakavimmista globaaleista ympäristöuhkista. Kansainvälinen merenkulkujärjestö IMO määritteli vuonna 2004 kansainvälisen painolastivesiyleissopimuksen, jonka tarkoituksena on ehkäistä laivojen painolastivesien mukana kulkeutuvien lajien leviämistä. Sopimus velvoittaa aluksia käsittelemään niiden painolastivedet ja se sisältää myös käsittelyjärjestelmiltä edellytetyt vaatimukset. Vaikka sopimus ei ole vielä astunut voimaan, painolastivesien käsittelyyn löytyy markkinoilta jo useita kymmeniä IMO:n hyväksymiä käsittelyjärjestelmiä, jotka hyödyntävät erilaisia mekaanisia, fysikaalisia ja kemiallisia menetelmiä. Yksi yleisimmin käytetyistä menetelmistä on UV-säteilytys. UV-säteily tuotetaan elohopealampuilla, jotka kuitenkin kuluttavat paljon energiaa ja sisältävät myrkyllistä elohopeaa. Tämän työn tarkoituksena oli selvittää, voisiko elohopealamput korvata lähitulevaisuudessa UV-LED -lampuilla. UV-LED –lamppujen etuja ovat muun muassa energiatehokkuus, kestävä rakenne ja myrkyttömyys. Työn tärkeimpänä tavoitteena oli tutkia laboratoriomittausten avulla, millainen UV-annosmäärä 10-50 µm kokoisten kasviplanktonien inaktivoimiseen tarvitaan. Mittausjärjestelyt vastasivat suurelta osin IMO:n vaatimuksia. Laboratoriomittauksissa käytettiin 265 nm:n aallonpituudella toimivia UV-LED -lamppuja. Näytteiden analysoinnissa käytettiin sekä PAM-fluorometriä että virtaussytometriä. Saatujen tulosten perusteella tutkimuksessa käytettyjen lajien Asterionellopsis glacialis ja Thalassiosira sp. täydelliseen inaktivoitumiseen tarvittiin noin 600 mJ/cm2 suuruinen UV-annos. Tulos vastasi ennakko-odotuksia ja se oli vertailukelpoinen muiden aiheesta tehtyjen tutkimusten kanssa. Koska nykyisten UV-LED –lamppujen teho on hyvin alhainen, ne eivät vielä sovellu painolastivesien käsittelyyn. UV-LED –lamppujen kehitystyö on kuitenkin käynnissä ja on arvioitu, että niitä voitaisiin käyttää suurten virtaamien käsittelyssä 5-10 vuoden kuluttua.

Quantitative Analysis of Novel Prostate Cancer Markers in Tissue

Prostate cancer is a heterogeneous disease affecting an increasing number of men all over the world, but particularly in the countries with the Western lifestyle. The best biomarker assay currently available for the diagnosis of the disease, the measurement of prostate specific antigen (PSA) levels from blood, lacks specificity, and even when combined with invasive tests such as digital rectal exam and prostate tissue biopsies, these methods can both miss cancers, and lead to overdiagnosis and subsequent overtreatment of cancers. Moreover, they cannot provide an accurate prognosis for the disease. Due to the high prevalence of indolent prostate cancers, the majority of men affected by prostate cancer would be able to live without any medical intervention. Their latent prostate tumors would not cause any clinical symptoms during their lifetime, but few are willing to take the risk, as currently there are no methods or biomarkers to reliably differentiate the indolent cancers from the aggressive, lethal cases that really are in need of immediate medical treatment. This doctoral work concentrated on validating 12 novel candidate genes for use as biomarkers for prostate cancer by measuring their mRNA expression levels in prostate tissue and peripheral blood of men with cancer as well as unaffected individuals. The panel of genes included the most prominent markers in the current literature: PCA3 and the fusion gene TMPRSS2-ERG, in addition to BMP-6, FGF-8b, MSMB, PSCA, SPINK1, and TRPM8; and the kallikrein-related peptidase genes 2, 3, 4, and 15. Truly quantitative reverse-transcription PCR assays were developed for each of the genes for the purpose, time-resolved fluorometry was applied in the real-time detection of the amplification products, and the gene expression data were normalized by using artificial internal RNA standards. Cancer-related, statistically significant differences in gene transcript levels were found for TMPRSS2-ERG, PCA3, and in a more modest scale, for KLK15, PSCA, and SPINK1. PCA3 RNA was found in the blood of men with metastatic prostate cancer, but not in localized cases of cancer, suggesting limitations for using this method for early cancer detection in blood. TMPRSS2-ERG mRNA transcripts were found more frequently in cancerous than in benign prostate tissues, but they were present also in 51% of the histologically benign prostate tissues of men with prostate cancer, while being absent in specimens from men without any signs of prostate cancer. PCA3 was shown to be 5.8 times overexpressed in cancerous tissue, but similarly to the fusion gene mRNA, its levels were upregulated also in the histologically benign regions of the tissue if the corresponding prostate was harboring carcinoma. These results indicate a possibility to utilize these molecular assays to assist in prostate cancer risk evaluation especially in men with initially histologically negative biopsies.

Inclusion or Exclusion? Trade union strategies and Labor migration

Inclusion or Exclusion? Trade Union Strategies and Labor Migration This research identified and analyzed immigration-related strategies of the Finnish Construction Trade Union (FCTU) and the Service Union United (SUU); e.g. how the unions react to labor immigration, whether unions seek to include migrants in the unions, and what is migrants’ position in the unions. The two unions were chosen as the focus of the research because the workforce in the sectors they represent is migrant-dense. The study also analyzed the experiences that migrants who work in these sectors have with trade unions. The Estonian labor market situation –including the role of Estonian trade unions– was also examined as it has a considerable impact on the operating environment of the FCTU. The results of the study indicate that immigration is a contradictory issue for both unions. On the one hand, they strive to include migrants as trade union members and to defend migrants’ labor rights. On the other hand, they, together with their umbrella organization the Central Organisation of Finnish Trade Unions (SAK), seek to prevent labor immigration from outside the EU and EEA countries. They actively defend current labor immigration restrictions by drawing atten- tion to high unemployment figures and to the breaches of working conditions migrants encounter. In contrast, the employer organizations promote a more liberal state policy on labor immigration because they see it as a boost for business. Both the unions and the employer organizations ground their arguments on national interest. However, the position of the trade union movement is not uniform: unions belonging to the Confederation of Unions for Professionals and Managerial Staff in Finland (Akava) embrace more liberal labor immigration stances than the SAK. A key trade union strategy is to try to guarantee that migrants’ working condi- tions do not differ from those of the natives. The FCTU and the SUU inform migrants about Finnish collective agreements and trade union membership in the most common migrant languages. This is important for the unions because it is not in their interest that migrants’ working conditions are undercut. The interviewed migrants said that natives had more negotiating power with employers, which is often negatively portrayed in migrants’ working conditions. Migrants perceive that trade unions have an important role in protecting their working conditions. However, they stressed that migrants’ knowledge of unions is often very limited. The number of migrants in both two unions studied here is increasing. Espe- cially in the SUU, a considerable proportion of the new members are migrants. The FCTU is in a more challenging situation than the SUU because migrant construc- tion workers often work only for short periods in Finland and are consequently not interested in becoming union members. The unions’ strategies partly differ: the FCTU was the first Finnish trade union to establish a trade union branch/lo- cal for migrant members. The goal is to facilitate migrants’ inclusion in the union and to highlight the specific problems they face. The SUU, for its part, insists that such a special strategy would exclude migrants within the union organization. Despite the unions’ strategies, migrants are still underrepresented as union members and officials, which some of the interviewed migrants saw as a problem. Immigrants’ perception of trade unions was pragmatic: they had joined unions when membership yielded concrete benefits. In spite of the unions’ strategies, migrants –and temporary migrants– encoun- ter specific problems in terms of working conditions. Both unions demand more state intervention to protect migrants’ labor rights because overseeing working conditions consumes union resources. However, without the unions’ intervention, these problems would be more common than is currently the case. For instance, some of the interviewed migrants had received trade union assistance in claim- ing unpaid wages. The study demonstrated with the help of building on Walter Korpi’s power resources theory, that immigration is a power resource issue for the unions: suc- cessful immigration-related strategies strengthen unions –and vice versa. The research also showed how the unions’ operating environments constrain and enable their immigration-related strategies. This study has illuminated a previously ignored dimension: the immigrant- inclusive strategies of the Finnish trade unions. The research material consists of 78 qualitative interviews, observation in trade union events, and trade unions’ and employer organizations’ public state- ments.

Developing correlative Optical-Photoacustic microscopy for high-resolution in vivo imaging

PhotoAcoustic Imaging (PAI) is a branch in clinical and pre-clinical imaging, that refers to the techniques mapping acoustic signals caused by the absorption of the short laser pulse. This conversion of electromagnetic energy of the light to the mechanical (acoustic) energy is usually called photoacoustic effect. PAI, by combining optical excitation with acoustical detection, is able to preserve the diffraction limited spatial resolution. At the same time, the penetration depth is extended beyond the diffusive limit. The Laser-Scanning PhotoAcoustic Microscope system (LS-PAM) has been developed, that offers the axial resolution of 7.75 µm with the lateral resolution better than 10 µm. The first in vivo imaging experiments were carried out. Thus, in vivo label-free imaging of the mouse ear was performed. The principle possibility to image vessels located in deep layers of the mouse skin was shown. As well as that, a gold printing sample, vasculature of the Chick Chorioallantoic Membrane Assay, Drosophila larvae were imaged by PAI. During the experimental work, a totally new application of PAM was found, in which the acoustic waves, generated by incident light can be used for further imaging of another sample. In order to enhance the performance of the presented system two main recommendation can be offered. First, the current system should be transformed into reflection-mode setup system. Second, a more powerful source of light with the sufficient repetition rate should be introduced into the system.

Aikaerotteisesti fluoresenssia mittaavan reaaliaikaisen PCR-laitteen kehitys

Kvantitatiivinen reaaliaikainen polymeraasiketjureaktio (engl. polymerase chain reaction, PCR) on osoittautunut käyttäjäystävällisimmäksi menetelmäksi nukleiinihapposekvenssien kvantitoimisessa. Tätä menetelmää voidaan herkistää pienempien DNA-pitoisuuksien havaitsemiseen käyttämällä hyväksi aikaerotteista fluorometriaa (engl. time-resolved fluorometry, TRF) ja luminoivia lantanidileimoja, joiden fluoresenssin pitkän eliniän ansiosta emission mittaus voidaan suorittaa vasta hetki virittävän valopulssin jälkeen, jolloin lyhytikäinen taustasäteily ehtii sammua. Tuloksena saadaan korkea signaali-taustasuhde. Tämän diplomityön tarkoituksena oli rakentaa TRF:än pystyvä reaaliaikainen PCR-laite, sillä tällaista laitetta ei ole markkinoilla tarjolla. Laite rakennettiin kehittämällä lämpökierrätin ja yhdistämällä se valmiiseen TRF:än kykenevään mittapäähän. Mittapään ja lämpökierrättimen hallitsemiseksi kehitettiin myös tietokoneohjelma. Valon tuottamiseksi ja mittaamiseksi haluttiin käyttää edullisia komponentteja, joten työssä käytettiin valmiin mittapään optiikkaa, jossa viritys tapahtuu hohtodiodilla (engl. light-emitting diode, LED) ja lantanidileiman emission mittaus fotodiodilla (engl. photodiode, PD) tai valomonistinputkella (engl. photomultiplier tube, PMT). Myös mittapään suorituskykyä tutkittiin. Työtä varten kehitettiin lämpökierrätin, joka koostui Peltier-elementillä lämmitettävästä PCR-putkitelineestä ja lämpökannesta. Mittalaitteen suorituskyvyn tutkimiseen käytettiin kelaattikomplementaatioon perustuvaa PCR-tuotteen havaitsemismenetelmää. Kelaattikomplementaatio perustuu kahteen erilliseen oligonukleotidimolekyyliin, joista toiseen on sidottu lantanidi-ioni ja toiseen valoa absorboiva ligandirakenne, jotka yhdessä muodostavat fluoresoivan kokonaisuuden. Kehitetyn lämpökierrättimen todettiin olevan tarpeeksi tarkka sekä tehokas ja sen lämmitys- ja jäähdytysnopeuden maksimeiksi saatiin 2,6 °C/sekunti. Detektorina käytetyn PD:n ei todettu olevan tarpeeksi herkkä emission havainnoimiseksi ja se korvattiin laitteessa PMT:llä. Käytetyllä PCR-määrityksellä kynnyssykleiksi (engl. threshold cycle, Ct) sekä kehitetylle että referenssilaitteelle saatiin 28,4 käyttämällä samaa 100 000 kopion DNA:n aloitusmäärää. Työssä osoitettiin, että on mahdollista kehittää edullisia komponentteja käyttävä, TRF:än pystyvä, reaaliaikainen PCR-laite, joka kykenee vastaavaan Ct-arvoon kuin vertailulaite. PD:n herkkyys ei kuitenkaan riittänyt. Tulokset olivat lupaavia, sillä LED- ja PD-teknologiat kehittyvät ja markkinoille on tullut myös muita komponentteja, joiden avulla on tulevaisuudessa mahdollista kehittää vielä herkempi laite.