Experimental Studies on Non-Metallic Composite Bone Implants With a Special Reference to Staphylococcal Biofilm Infection

Non-metallic implants made of bioresorbable or biostable synthetic polymers are attractive options in many surgical procedures, ranging from bioresorbable suture anchors of arthroscopic surgery to reconstructive skull implants made of biostable fiber-reinforced composites. Among other benefits, non-metallic implants produce less interference in imaging. Bioresorbable polymer implants may be true multifunctional, serving as osteoconductive scaffolds and as matrices for simultaneous delivery of bone enhancement agents. As a major advantage for loading conditions, mechanical properties of biostable fiber-reinforced composites can be matched with those of the bone. Unsolved problems of these biomaterials are related to the risk of staphylococcal biofilm infections and to the low osteoconductivity of contemporary bioresorbable composite implants. This thesis was focused on the research and development of a multifunctional implant model with enhanced osteoconductivity and low susceptibility to infection. In addition, the experimental models for assessment, diagnostics and prophylaxis of biomaterial-related infections were established. The first experiment (Study I) established an in vitro method for simultaneous evaluation of calcium phosphate and biofilm formation on bisphenol-Aglycidyldimethacrylate and triethylenglycoldimethacrylate (BisGMA-TEGDMA) thermosets with different content of bioactive glass 45S5. The second experiment (Study II) showed no significant difference in osteointegration of nanostructured and microsized polylactide-co-glycolide/β-tricalcium phosphate (PLGA /β-TCP) composites in a minipig model. The third experiment (Study III) demonstrated that positron emission tomography (PET) imaging with the novel 68Ga labelled 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid (DOTA) CD33 related sialic-acid immunoglobulin like lectins (Siglec-9) tracer was able to detect inflammatory response to S. epidermidis and S. aureus peri-implant infections in an intraosseous polytetrafluoroethylene catheter model. In the fourth experiment (Study IV), BisGMATEGDMA thermosets coated with lactose-modified chitosan (Chitlac) and silver nanoparticles exhibited antibacterial activity against S. aureus and P. aeruginosa strains in an in vitro biofilm model and showed in vivo biocompatibility in a minipig model. In the last experiment (Study V), a selective androgen modulator (SARM) released from a poly(lactide)-co-ε-caprolactone (PLCL) polymer matrix failed to produce a dose-dependent enhancement of peri-implant osteogenesis in a bone marrow ablation model.

Scalable algorithms for height field illumination

Global illumination algorithms are at the center of realistic image synthesis and account for non-trivial light transport and occlusion within scenes, such as indirect illumination, ambient occlusion, and environment lighting. Their computationally most difficult part is determining light source visibility at each visible scene point. Height fields, on the other hand, constitute an important special case of geometry and are mainly used to describe certain types of objects such as terrains and to map detailed geometry onto object surfaces. The geometry of an entire scene can also be approximated by treating the distance values of its camera projection as a screen-space height field. In order to shadow height fields from environment lights a horizon map is usually used to occlude incident light. We reduce the per-receiver time complexity of generating the horizon map on N N height fields from O(N) of the previous work to O(1) by using an algorithm that incrementally traverses the height field and reuses the information already gathered along the path of traversal. We also propose an accurate method to integrate the incident light within the limits given by the horizon map. Indirect illumination in height fields requires information about which other points are visible to each height field point. We present an algorithm to determine this intervisibility in a time complexity that matches the space complexity of the produced visibility information, which is in contrast to previous methods which scale in the height field size. As a result the amount of computation is reduced by two orders of magnitude in common use cases. Screen-space ambient obscurance methods approximate ambient obscurance from the depth bu er geometry and have been widely adopted by contemporary real-time applications. They work by sampling the screen-space geometry around each receiver point but have been previously limited to near- field effects because sampling a large radius quickly exceeds the render time budget. We present an algorithm that reduces the quadratic per-pixel complexity of previous methods to a linear complexity by line sweeping over the depth bu er and maintaining an internal representation of the processed geometry from which occluders can be efficiently queried. Another algorithm is presented to determine ambient obscurance from the entire depth bu er at each screen pixel. The algorithm scans the depth bu er in a quick pre-pass and locates important features in it, which are then used to evaluate the ambient obscurance integral accurately. We also propose an evaluation of the integral such that results within a few percent of the ray traced screen-space reference are obtained at real-time render times.

Go-to-market strategy with pharmacies

The purpose of the research is to develop a go-to-market strategy with pharmacies. As it was agreed with the client of the study, Reckitt Benckiser, the focus is solely on non-prescription products. Therefore, prescription medicines are not considered in the study. The main objective of the research is to clarify consumer and pharmacy personnel behavior concerning non-prescription products. These issues are observed with surveys, which are provided to consumers and pharmacy personnel. The go-to-market strategy is based on the survey results and is comprised by utilizing the marketing-mix model. Legislation and the present state & trends are additional minor research problems of the study. The results of the research provide many descriptive insights about consumer and pharmacy personnel behavior. It is concluded that the consumers’ level of involvement with non-prescription products is low and the type of behavior is habitual. It is also demonstrated that several decision-making criteria are very different among different age groups and genders. Concerning pharmacy personnel, the factors that they base their product recommendations are revealed. In addition, the sources of medicine information for both consumers and pharmacy personnel are found out.

Kompostointilaitoksen lopputuotteen käyttömahdollisuudet. Case: Himanka

Työssä selvitetään kompostointilaitoksen lopputuotteen erilaisia käyttömahdollisuuksia. Yleisten käyttökohteiden pohjalta on luotu malli Vapo Oy Biotech:n toimittaman Himangan kompostointilaitoksen kompostin hyödyntämiselle. Laitos sijaitsee Himangan kunnassa Keski- Pohjanmaalla. Laitoksella kompostoidaan pääasiassa Himangan ja ympäröivien kuntien jätevesilietteitä turkiseläinlantaa. Jätehuolto Suomessa ja koko EU:n alueella elää voimakasta muutoskautta. Orgaanisten jätteiden vienti kaatopaikoille pyritään tulevaisuudessa lopettamaan kokonaan, mikä on lisännyt niiden käsittelyä mm. kompostoimalla. Kompostoinnin lopputuotteena saadaan ravinteikasta, humuspitoista ainesta. Kompostoinnin yhtenä tavoitteena on tuottaa hyötykäyttöön soveltuvaa tuotetta, joten käyttökohteen löytäminen kompostille on laitoksen toiminnan kannalta erittäin tärkeää. Kompostin käyttömahdollisuuksiin vaikuttavat lainsäädäntö, kompostin ominaisuudet sekä paikalliset olosuhteet. Käyttökohteet on työssä jaettu ei-energiakäyttöön ja energiakäyttöön. Ei-energiakäyttöön kuuluvat maanparannuskäyttö, lannoitekäyttö, käyttö kasvualustassa, maisemointi ja julkinen rakentaminen sekä joitakin erityissovelluksia. Energiakäytön puolella on tarkasteltu kompostin soveltuvuutta erilaisille polttotekniikoille sekä vertailtu kompostia muihin kiinteisiin polttoaineisiin. Kompostien soveltuvuutta eri kohteisiin on arvioitu kompostin analyysi- ja kasvatuskoetulosten pohjalta. Kompostin ei-energiakaytössa on saatu eri tutkimuksissa lupaavia tuloksia. Kompostin on todettu soveltuvan erittäin hyvin mm. perunanviljelyyn, viljan ja nurmikasvien viljelyyn ja erilaisiin maisemointikohteisiin sekä kotipuutarhakäyttöön. Kompostin käyttöä polttoaineena ei ole vielä kokeiltu missään. Kompostin polton suurimmat ongelmat ovat korkea tuhka-, rikki- ja typpipitoisuus sekä epätasainen laatu.

Alueellinen verkostoituminen. Case: Kaakkois-Suomen TE-keskus

Tutkimuksen tavoitteena on selvittää Kaakkois-Suomen TE-keskuksen toiminta-ajatuksen ja vision toteutumista alueellisten yhteistyökump-paneiden (ulkoinen näkökulma) ja henkilöstön (sisäinen näkökulma) kannalta, millä lailla he ovat kokeneet voineensa vaikuttaa alueellisten toimijoiden verkostoon, ja minkälaisia rooleja on löydettävissä verkostosta. Tutkimus on kaksiosainen sisältäen kvalitatiivisen teoriaosan, ja empiiriaosan. Teoriaosassa määritellään verkostokäsite ja verkostopiirteitä. Lisäksi pohditaan motiiveja verkostoitumiseen ja tutkitaan erilaisia verkostojaotteluja. Alueellista verkostoitumista käsitellään ei-hyötyä-tavoittelevan organisaation näkökulmasta. Lisäksi käydään läpi organisaation sisäistä näkökulmaa verkostoiduttaessa sekä sitä, voiko verkostoa johtaa. Tutkimuksen empiiriaosassa teemahaastatellaan alueellisia yhteistyökumppaneita sekä henkilöstön edustajia. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että toiminta-ajatus on sisäistetty verkoston toiminnan lähtökohdaksi. Koetaan, että verkostoon voidaan vaikuttaa, mutta verkoston johtaminen on tilannekohtaista. Verkoston toimivuutta lisäävät siinä toimivien henkilöiden keskinäinen luottamus ja aktiivinen tiedonkulku. Käytännössä roolien erittely ei ole selkeätä, vaan eri roolit sekottuvat tilanteen mukaan. Vapaamuotoiset foorumit koetaan erityisen hedelmällisiksi uusia innovaatioita luotaessa ja hyvä käytäntöjä hyödynnettäessa.

The purpose and use of passenger ships in 2058 - Future scenarios generated by the Delphi method

The purpose of the thesis is to generate scenarios of future purposes and of use of ships, suitable for STX Finland Cruise Oy to design and build, over a 50 year time span by applying the Delphi method and an open innovation approach in a future workshop. The scenarios were mapped out with help of two Delphi survey rounds and one future workshop. The number of participants in both surveys and the workshop was some twenty experts in each, representing various fields. On the basis of the first survey round, four different subject areas were selected for analysis: purposes for the use of ships; energy efficiency of cruises and ships; cost efficiency of sea transportation and vacation; and the views and expectations of the customers in the future. As a result of the future workshop, four different themes were established, which were studied further during the second Delphi round. The themes are future service and operation concepts; versatile uses of the space in ships; communication of environmental benefits of ships, future energy solutions and social interaction between passengers onboard. In addition to generating the scenarios, further aim of the thesis is to implement the Delphi method and workshop activity as foresight tools for STX Europe and to produce a chart of a future shipbuilding foresight community to can serve the open innovation processes in the maritime cluster as a whole.

Pinnoiteteollisuudessa syntyvien maalijätteiden hyötykäyttö ja uudet liiketoimintamahdollisuudet

Tämän diplomityön tavoite on kartoittaa maalien ja lakkojen valmistuksessa syntyvien sivuvirtojen hyötykäyttöä ja hyötykäyttöpotentiaalia nykyisellään. Työn tarkoitus on toimia esiselvityksenä pinnoiteteollisuuden sivuvirtojen hyötykäyttöön liittyvien liiketoimintamahdollisuuksien syvemmälle analyysille. Teollisuuden sivuvirtoihin liittyvää tietoa kerätään tilastoista ja olemassa olevista raporteista sekä haastattelemalla teollisuus- ja palveluyritysten edustajia sekä alan asiantuntijoita. Sivuvirtojen teknisten hyötykäyttömahdollisuuksien ja liiketoiminnallisten mahdollisuuksien tarkastelua varten järjestetään työpajoja asiantuntijoille Apila Group Oy Ab:n asiantuntijaverkostossa. Neljässä haastatellussa tuotantolaitoksissa syntyi vuonna 2008 yhteensä 6 662 tonnia kiinteää jätettä ja lietteitä. 68 % näistä sivuvirroista hyötykäytettiin energiana tai polttoaineen valmistuksessa. Materiaalina sivuvirtoja hyötykäytettiin 16 % sivuvirroista, pääasiassa pahvia, paperia, metalleja sekä tynnyreitä ja kontteja. Myös merkittävä osa liuottimista otettiin talteen uudelleenhyödyntämistä varten. Tässä diplomityössä hyötykäyttömahdollisuuksien tarkempaa tarkastelua varten valittiin tavanomaisiksi jätteiksi luokiteltuja maalisivuvirtoja, joita haastatelluissa tuotantolaitoksissa syntyi noin 1 500 tonnia. Maalisivuvirtojen tärkeimmät materiaaliominaisuudet liittyvät niiden sisältämiin täyte- ja sideaineisiin, jotka muodostavat merkittävän osan maalien koostumuksesta. Selvityksen mukaan nämä ominaisuudet voidaan ottaa hyötykäyttöön erilaisissa yhdistelmämateriaaleissa, esimerkiksi ekstruusiopuristetuissa tai ahtopuristetuissa muovikuitukomposiiteissa. Komposiittien raaka-aineena käytetään jo erilaisia sivuvirtoja ja lisäksi erilaisten komposiittien markkinoiden ennustetaan kasvavan. Tämä voi tarjota mahdollisuuksia uusille palvelu-, t&k- tai tuotteistusliiketoiminnoille. Kuivilla maalijätteillä on myös hyvä lämpöarvo, jolloin energiahyötykäytön ja palamisjäännöksen materiaalihyötykäytön yhdistäminen mm. keramiikka- tai sementtiteollisuudessa voi tarjota mahdollisuuksia uusille liiketoiminnoille.

Tilirahan arvostaminen, korkoriskin hallinta ja Suomen talletusmarkkinat

Tilirahalla tarkoitetaan matalan koron tilejä, joihin liittyy tallettajan optio nostaa talletus haluamanaan ajankohtana. Tästä huolimatta tilirahan on havaittu olevan pankille kohtalaisen pysyvää rahoitusta. Pitkä keskimääräinen elinikä yhdistettynä matalaan kustannukseen tekee tilirahasta yhden pankin merkittävimmistä tulonlähteistä. Suuri korkomarginaali ja talletuskoron jäykkyys suhteessa markkinakorkotasoon aiheuttavat puolestaan pankille suuren korkoriskin. Tutkielma vastaa kysymykseen mitä tekijöitä tulee ottaa huomioon tilirahan arvostamisessa ja korkoriskin hallinnassa Suomen talletusmarkkinoilla. Kirjallisuuskatsauksessa esitettyjä tietoja ja niiden soveltuvuutta suomalaisten kotitalouksien tilirahavolyymien kehityksen ennustamisessa arvioidaan lopuksi Suomen Pankista, Eurostatista ja Tilastokeskuksesta saatavien lukujen pohjilta. Virallisista tilastoista johdettujen arvioiden havaittiin osin poikkeavan kirjallisuuskatsauksessa esitetystä. Syynä tähän nähdään eri maiden väliset erot kotitalouksien säästämiskäyttäytymisessä. Suomessa kotitalouksien käyttäytymistä ei näytä ensisijaisesti ohjaavan taloudelliset vaan ei-taloudelliset tekijät kuten parempi likviditeetti. Lisäksi bruttokansantuotteen ja tilirahavolyymin kehityksen välillä havaittiin Suomessa todennäköinen korrelaatio. Alueelliset erot tuleekin huomioida aikaisempia tutkimustuloksia hyödynnettäessä.

Chemical Biology Screen for Prostate Cancer Therapeutics

Prostate cancer initially responds to hormone-based therapeutics such as anti-androgen treatment or chemotherapeutics but eventually becomes resistant. Novel treatment options are therefore urgently needed. This thesis study applied a high-throughput screen of 4910 known drugs and drug-like small molecules to identify compounds that selectively inhibit growth of prostate cancer cells. In addition, the mechanisms underlying the cellular sensitivity to potent cancer selective compounds were addressed. Surprisingly, many of the compounds currently used in the clinics or studied in clinical trials were not cancer-selective. Only four drugs, aldehyde dehydrogenase inhibitor disulfiram (Antabus), antibiotic ionophore monensin, histone deacetylase inhibitor tricostatin A and fungicide thiram inhibited prostate cancer cell growth at nanomolar concentrations without major effects on non-malignant prostate epithelial cells. Disulfiram, monensin and a structurally similar compound to monensin, salinomycin, induced oxidative stress and inhibited aldehyde dehydrogenase activity. Moreover, monensin and salinomycin reduced androgen receptor signalling and steroidogenesis, enforced cell differentiation and reduced the overall levels of cancer stem cells. Taken together, novel and potentially prostate cancer-selective therapeutic agents were identified in this study, including the description of a multitude of intoxicating mechanisms such as those relating to oxidative stress. The results provide novel insights into prostate cancer biology and exemplify useful means of considering novel approaches to cancer treatment.

Building object-oriented software with the D-Bus messaging system

Object-oriented programming is a widely adopted paradigm for desktop software development. This paradigm partitions software into separate entities, objects, which consist of data and related procedures used to modify and inspect it. The paradigm has evolved during the last few decades to emphasize decoupling between object implementations, via means such as explicit interface inheritance and event-based implicit invocation. Inter-process communication (IPC) technologies allow applications to interact with each other. This enables making software distributed across multiple processes, resulting in a modular architecture with benefits in resource sharing, robustness, code reuse and security. The support for object-oriented programming concepts varies between IPC systems. This thesis is focused on the D-Bus system, which has recently gained a lot of users, but is still scantily researched. D-Bus has support for asynchronous remote procedure calls with return values and a content-based publish/subscribe event delivery mechanism. In this thesis, several patterns for method invocation in D-Bus and similar systems are compared. The patterns that simulate synchronous local calls are shown to be dangerous. Later, we present a state-caching proxy construct, which avoids the complexity of properly asynchronous calls for object inspection. The proxy and certain supplementary constructs are presented conceptually as generic object-oriented design patterns. The e ect of these patterns on non-functional qualities of software, such as complexity, performance and power consumption, is reasoned about based on the properties of the D-Bus system. The use of the patterns reduces complexity, but maintains the other qualities at a good level. Finally, we present currently existing means of specifying D-Bus object interfaces for the purposes of code and documentation generation. The interface description language used by the Telepathy modular IM/VoIP framework is found to be an useful extension of the basic D-Bus introspection format.

Potential and Challenges of Analog Reconfigurable Computation in Modern and Future CMOS

In this work, the feasibility of the floating-gate technology in analog computing platforms in a scaled down general-purpose CMOS technology is considered. When the technology is scaled down the performance of analog circuits tends to get worse because the process parameters are optimized for digital transistors and the scaling involves the reduction of supply voltages. Generally, the challenge in analog circuit design is that all salient design metrics such as power, area, bandwidth and accuracy are interrelated. Furthermore, poor flexibility, i.e. lack of reconfigurability, the reuse of IP etc., can be considered the most severe weakness of analog hardware. On this account, digital calibration schemes are often required for improved performance or yield enhancement, whereas high flexibility/reconfigurability can not be easily achieved. Here, it is discussed whether it is possible to work around these obstacles by using floating-gate transistors (FGTs), and analyze problems associated with the practical implementation. FGT technology is attractive because it is electrically programmable and also features a charge-based built-in non-volatile memory. Apart from being ideal for canceling the circuit non-idealities due to process variations, the FGTs can also be used as computational or adaptive elements in analog circuits. The nominal gate oxide thickness in the deep sub-micron (DSM) processes is too thin to support robust charge retention and consequently the FGT becomes leaky. In principle, non-leaky FGTs can be implemented in a scaled down process without any special masks by using “double”-oxide transistors intended for providing devices that operate with higher supply voltages than general purpose devices. However, in practice the technology scaling poses several challenges which are addressed in this thesis. To provide a sufficiently wide-ranging survey, six prototype chips with varying complexity were implemented in four different DSM process nodes and investigated from this perspective. The focus is on non-leaky FGTs, but the presented autozeroing floating-gate amplifier (AFGA) demonstrates that leaky FGTs may also find a use. The simplest test structures contain only a few transistors, whereas the most complex experimental chip is an implementation of a spiking neural network (SNN) which comprises thousands of active and passive devices. More precisely, it is a fully connected (256 FGT synapses) two-layer spiking neural network (SNN), where the adaptive properties of FGT are taken advantage of. A compact realization of Spike Timing Dependent Plasticity (STDP) within the SNN is one of the key contributions of this thesis. Finally, the considerations in this thesis extend beyond CMOS to emerging nanodevices. To this end, one promising emerging nanoscale circuit element - memristor - is reviewed and its applicability for analog processing is considered. Furthermore, it is discussed how the FGT technology can be used to prototype computation paradigms compatible with these emerging two-terminal nanoscale devices in a mature and widely available CMOS technology.

Suomi 2014 – kulutus ja elämäntapa: Tutkimusseloste ja aineistojen 1999–2014 vertailua

Julkaisussa tarkastellaan syksyllä 2014 kerättyä Suomi 2014 – kulutus ja elämäntapa -postikyselyaineistoa. Kyselylomake lähetettiin kaikkiaan 3000 suomenkieliselle 18–74-vuotiaalle Suomessa asuvalle. Otantamenetelmänä käytettiin yksinkertaista satun-naisotantaa. Aineistossa olevien tapausten lukumäärä on 1 354 ja aineiston lopullinen vastausprosentti 46. Aineiston keruusta ja tallennuksesta vastasi Turun yliopiston taloussosiologian oppiaine. Aineiston keruun kustannuksiin osallistuivat lisäksi Turun yliopiston ja Jyväskylän yliopiston sosiologian oppiaineet. Julkaisussa esitellään aluksi aineiston keräämisprosessi sekä arvioidaan aineiston katoa ja sen vaikutusta aineiston edustavuuteen. Sen jälkeen esitellään Suomi 2014 -kyselyssä käytettyjä uusia kysymystyyppejä. Julkaisun lopussa tarkastellaan sitä, miten suomalaisten kulutukseen ja elämäntapaan viittaavat asenteet, arvomaailma ja poliittinen suuntautuminen ovat muuttuneet vuosina 1999–2014.

Keskeiset suorituskyvyn mittarit asiantuntijaorganisaation strategialähtöisessä tulosyksikköohjauksessa

The subject of the study is a performance measurement system design of a profit center guided expert organization. Successful performance measurement system allows management to focus on the most important issues and guide the opera-tion of activities towards the objectives. The aim of this study is to examine the profit center organization´s performance measurement, what are the challenges associated with the scorecard, which issues the planning process should take into account, in the case of an expert organization. The study was conducted as a qualitative case study, for a one case study organ-ization. The study was made by interviewing personnel from top management to experts in the case organization. Balanced Scorecard as well as ready-made in-strument implementation models, that are presented in the theoretical part of the study, are being used as the design of the indicators. The target company's performance has been measured so far mainly on financial measures and there have also occasionally been measured employee satisfaction and customer satisfaction. The design of the indicators focused on non-economic, and mainly in the organization´s internal performance measurement. Learning and growth, client and processes were elected as the specific perspectives. The or-ganization's vision and strategy were the basis of the perspectives and the suc-cess factors. The thesis ends on selected indicator proposals derived from the success factors and on proposal for further actions for the case organization. Goal-setting, communication and staff commitment rose as matters should be taken into account in the design process. The results of the empirical study are consistent with the theory.