Force Spectroscopy with Dual-Trap Optical Tweezers: Molecular Stiffness Measurements and Coupled Fluctuations Analysis

ABSTRACT Dual-trap optical tweezers are often used in high-resolution measurements in single-molecule biophysics. Such measurements can be hindered by the presence of extraneous noise sources, the most prominent of which is the coupling of fluctuations along different spatial directions, which may affect any optical tweezers setup. In this article, we analyze, both from the theoretical and the experimental points of view, the most common source for these couplings in dual-trap optical-tweezers setups: the misalignment of traps and tether. We give criteria to distinguish different kinds of misalignment, to estimate their quantitative relevance and to include them in the data analysis. The experimental data is obtained in a, to our knowledge, novel dual-trap optical-tweezers setup that directly measures forces. In the case in which misalignment is negligible, we provide a method to measure the stiffness of traps and tether based on variance analysis. This method can be seen as a calibration technique valid beyond the linear trap region. Our analysis is then employed to measure the persistence length of dsDNA tethers of three different lengths spanning two orders of magnitude. The effective persistence length of such tethers is shown to decrease with the contour length, in accordance with previous studies.

Addició al sol

És l'estiu, i probablement moltes persones passin uns dies a la platja realitzant activitats diverses, entre les quals prendre el sol. A la dècada de 1940 es va iniciar la moda de tenir la pell bronzejada, un senyal que inicialment era indicatiu de l'estatus econòmic d'aquella persona que es podia permetre passar uns dies de vacances. Abans, però, era just al contrari, i encara és així en alguns països: la pell blanca es considerava més elegant perquè volia dir que la persona no havia d'estar exposada al sol per guanyar-se la vida. Ara ja no és cap indicatiu d'estatus, però la moda es manté, motiu pel qual a finals de la dècada de 1970 es van desenvolupar els aparells de rajos UVA. La llum solar presenta beneficis indubtables sobre la salut, però també perjudicis evidents, atès que l'exposició al sol incrementa la probabilitat de tenir càncer de pell. Fins fa poc es pensava que bronzejar-se era únicament una moda, però s'ha vist que, a més, els rajos ultraviolats causen addicció. Diversos estudis mostren que fins al 70% dels usuaris habituals dels aparells d'UVA podrien ser-ne addictes. Un treball que s'acaba de publicar a la revista Cell explica l'origen d'aquesta addicció.

Elastic properties and secondary structure formation of single-stranded DNA at monovalent and divalent salt conditions

Single-stranded DNA (ssDNA) plays a major role in several biological processes. It is therefore of fundamental interest to understand how the elastic response and the formation of secondary structures are modulated by the interplay between base pairing and electrostatic interactions. Here we measure force-extension curves (FECs) of ssDNA molecules in optical tweezers set up over two orders of magnitude of monovalent and divalent salt conditions, and obtain its elastic parameters by fitting the FECs to semiflexible models of polymers. For both monovalent and divalent salts, we find that the electrostatic contribution to the persistence length is proportional to the Debye screening length, varying as the inverse of the square root of cation concentration. The intrinsic persistence length is equal to 0.7 nm for both types of salts, and the effectivity of divalent cations in screening electrostatic interactions appears to be 100-fold as compared with monovalent salt, in line with what has been recently reported for single-stranded RNA. Finally, we propose an analysis of the FECs using a model that accounts for the effective thickness of the filament at low salt condition and a simple phenomenological description that quantifies the formation of non-specific secondary structure at low forces.

Capçal extrusor per a un sistema de tecnologia additiva

El departament de GREP de la UdG disposa d’un sistema de tecnologia additiva, laFab@home model 1, una impressora 3D o també anomenada de prototipat ràpid. Ésuna màquina de dimensions reduïdes, versàtil i de cost reduït, que a partir d’un modelgenerat a CAD, es capaç de fabricar objectes sòlids tridimensionals mitjançant lasuperposició de capes horitzontals.Les impressores 3D neixen de la necessitat de realitzar, en un temps relativament curt,proves de geometries complexes, que executades en un procés de manofacturaciónormal pot ser llarg i d’elevat cost.Gran part de les màquines de característiques similars a la Fab@home, tenen modelspreparats fabricar / extrudir peces a partir de silicones, aliments o polímers. Ara bé, laconformació per extrusió de plàstic és a partir de polímer verge en forma de fil.El present projecte té l’objectiu de dissenyar un sistema de conformació que permetimanufacturar polímer en forma de gra i s’adapti al funcionament de la Fab@home, amb l’argot corresponent, es tracta d’adaptar la Fab@home al fused depositionmodeling (FDM)

Anàlisi mitjançant mecànica de fluids computacional d’un aerogenerador minieòlic

A la UdGhi ha 2 aerogeneradors minieòlics: el del terrat del P2 i un de més petit allaboratori d’energies. Aquest segon aerogenerador minieòlic és el que s’ha utilitzat en aquestprojecte. Es tracta d’un Air-X de la casa Technosun amb les següents característiques:- Té un pes de 6Kg, un radi de 0,582 metres, un TSR de 8,8 i unapotència de 545W.- Perfil de la pala tipus SD2030.- Velocitat d’engegada de 3m/s.-Amb vents forts (més de 15m/s) un dispositiu electrònic redueix lavelocitat fins a 600rpm, reduint les càrregues sobre la turbina i l’estructuramentre encara segueix produint energia.- Baix manteniment. Només consta de dues parts mòbils.L’objecte que s’ha plantejat per aquest projecte ha estat trobar la corbade potència del minigenerador Air-X mitjançant simulació amb CFD, iutilitzant només les dades geomètriques de l’aparell

Maneig i compliment terapèutic de les persones afectades per MPOC de l'ABS Girona 2

L’ús de programes senzills, dirigits a malalts amb MPOC comporta una reducció significativa del nombre de les hospitalitzacions. Amb MPOC com amb qualsevol patologia crònica, és fonamental que tant el pacient com la família rebin una informació adequada sobre la malaltia, els factors de risc, els hàbits que faciliten la progressió i les mesures terapèutiques necessàries en cada moment de la malaltia. És fonamental revisar el compliment del tractament i la tècnicad’inhalació, i els malalts amb insuficiència respiratòria crònica amb tractament d’oxigenoteràpia domiciliària cal revisar els objectius d’aquest tractament, les diferents fonts existents i com utilitzar-les

Swarm Intelligent Selection and Optimization of Machining System Parameters for Microchannel Fabrication in Medical Devices

Current technology trends in medical device industry calls for fabrication of massive arrays of microfeatures such as microchannels on to nonsilicon material substrates with high accuracy, superior precision, and high throughput. Microchannels are typical features used in medical devices for medication dosing into the human body, analyzing DNA arrays or cell cultures. In this study, the capabilities of machining systems for micro-end milling have been evaluated by conducting experiments, regression modeling, and response surface methodology. In machining experiments by using micromilling, arrays of microchannels are fabricated on aluminium and titanium plates, and the feature size and accuracy (width and depth) and surface roughness are measured. Multicriteria decision making for material and process parameters selection for desired accuracy is investigated by using particle swarm optimization (PSO) method, which is an evolutionary computation method inspired by genetic algorithms (GA). Appropriate regression models are utilized within the PSO and optimum selection of micromilling parameters; microchannel feature accuracy and surface roughness are performed. An analysis for optimal micromachining parameters in decision variable space is also conducted. This study demonstrates the advantages of evolutionary computing algorithms in micromilling decision making and process optimization investigations and can be expanded to other applications

Consumer valuation of energy-saving features of residential air conditioners with hedonic and choice models

The promotion of energy-efficient appliances is necessary to reduce the energetic and environmental burden of the household sector. However, many studies have reported that a typical consumer underestimates the benefits of energy-saving investment on the purchase of household electric appliances. To analyze this energy-efficiency gap problem, many scholars have estimated implicit discount rates that consumers use for energy-consuming durables. Although both hedonic and choice models have been used in previous studies, a comparison between two models has not yet been done. This study uses point of sale data about Japanese residential air conditioners and estimates implicit discounts rates with both hedonic and choice models. Both models demonstrate that a typical consumer underinvests in energy efficiency. Although choice models estimate a lower implicit discount rate than hedonic models, the latter models estimate the values of other product characteristics more consistently than choice models.

Domo Hogar, Automatització de l'habitatge

En aquest projecte crearem un sistema per automatitzar els diferents dispositius que podem trobar en una casa. En primer lloc dissenyarem el hardware que serà el sistema nerviós des del que controlarem els dispositius a través del port USB d’un ordinador. Aquest sistema nerviós serà el punt d’interconnexió entre els dispositius de la casa i l’ordinador central que els controlarà. A nivell de hardware, a més a més del mòdul d’entrades i sortides d’interconnexió amb els dispositius que hem esmentat, ens trobem amb la necessitat d’instal•lar un ordinador central i diferents aparells repartits per la casa per poder realitzar les nostres necessitats (accions dels diferents dispositius) des de qualsevol punt de la casa. Amb aquests requeriments haurem d’estudiar les diferents possibilitats per fer el nostre sistema el màxim d’eficaç possible. Finalitzat l’estudi del hardware necessari pel nostre projecte, el següent pas és dissenyar el software. Aquest software serà l’aplicació encarregada de controlar tot el maquinari que hem dissenyat anteriorment i rebrà el nom de DOMO HOGAR. Aquest estarà format per dos programes diferents, DOMO HOGAR SERVER i DOMO HOGAR TERMINAL, cadascun d’ells amb unes funcions específiques. DOMO HOGAR SERVER serà l’aplicació que residirà a l’ordinador central i que permetrà a l’administrador gestionar totes les parts de les que forma part el nostre sistema: dispositius, tasques, pre-condicions, etc... També des d’aquesta aplicació editarem el panell tàctil que mostrarem des dels diferents terminals de l’habitatge. Per últim, aquesta aplicació també s’encarregarà de resoldre les peticions que farem, tant de l’ordinador central com dels terminals, i gestionar les diferents sortides en funció de l’acció a realitzar. Paral•lelament ens trobarem l’aplicació DOMO HOGAR TERMINAL que residirà en cada un dels terminals que hi hagi a la casa. Aquesta aplicació s’inicialitzarà llegint la configuració del panell tàctil de la base de dades de l’aplicació servidor resident a l’ordinador central i reconstruint una rèplica d’aquest panell tàctil. Finalment des d’aquesta aplicació terminal podrem donar ordres que seran emmagatzemades a la llista de tasques pendents de l’ordinador central perquè les resolgui des de l’aplicació del servidor. DOMO HOGAR ha estat creat per facilitar i confortar la vida quotidiana de les persones agilitzant el nostre dia a dia i permetent-nos invertir el nostre temps en les coses realment importants.