Micro- and mesoporous structures as drug delivery carriers for salicylic acid

The potential of salicylic acid (SA) encapsulated in porous materials as drug delivery carriers for cancer treatment was studied. Different porous structures, the microporous zeolite NaY, and the mesoporous SBA-15 and MCM-41 were used as hosts for the anti-inflammatory drug. Characterization with different techniques (FTIR, UV/vis, TGA, 1H NMR, and 13C CPMAS NMR) demonstrated the successful loading of SA into the porous hosts. The mesoporous structures showed to be very efficient to encapsulate the SA molecule. The obtained drug delivery systems (DDS) accommodated 0.74 mmol (341 mg/gZEO) in NaY and 1.07 mmol (493 mg/gZEO) to 1.23 mmol (566 mg/gZEO) for SBA-15 and MCM-41, respectively. Interactions between SA molecules and pore structures were identified. A fast and unrestricted liberation of SA at 10 min of the dissolution assay was achieved with 29.3, 46.6, and 50.1 µg/mL of SA from NaY, SBA-15, and MCM-41, respectively, in the in vitro drug release studies (PBS buffer pH 7.4, 37 °C). Kinetic modeling was used to determine the release patterns of the DDS. The porous structures and DDS were evaluated on Hs578T and MDA-MB-468 breast cancer cell lines viability. The porous structures are nontoxic to cancer cells. Cell viability reduction was only observed after the release of SA from MCM- 41 followed by SBA-15 in both breast cancer cell lines.

Protozoários intestinais de vertebrados observados em Salobra

Protozoa were collected by means of dry smears and cultures in Cleveland's medium contained in 2cm3 ampules. The isolation and subsequent cultivation of trichomonad organisms in ampules were generally successfull; but the cultures went down, when transferred to test-tubes in the same medium, apparently because of the liberation of characteristic pigment by Bacillus pyocyaneus.

Hiperglicemia na intoxicação escorpiônica experimental em cão

The production of hyperglycemia during the acute phase of scorpion poisoning produced by T. bahiensis in dogs is confirmed now. The highest degree on average, was reached 10 minutes after the injection of venom. In our hands, the previous bilateral adrenalectomy did not avoid the hyperglycemia. The average of the blood sugar level has been similar to that observed in dogs with adrenal glands, the highest blood sugar level was also registered after 10 minutes. The hyperglycemia obtained in adrenolectomized dogs is, probably, due to the liberation of Sympatin (Nor-adrenalin and adrenalin) as a consequence of the central excitation by the poison on the hepatic nerves and other ganglionar terminations of the Sympathetic Nervous System. Our present researches suggest that the venom has adrenergic action besides the central action.

Health education for children in the control of Schistosomasis

Health education for children is an important measure in the control of schistosomiasis especially considering the characteristics of the disease during childhood, such as high prevalence, high percent of treatment resistance, high rates of egg elimination and high level of reinfection, as reported in studies conducted in endemic areas. All of these facts indicate that children play a role in the maintenance and transmission of schistosomiasis. Historically in Brazil, Health Education concerning the major Brazilian endemies consists of a kind of vertical, interventionist and temporary action. An alternative would be to create a permanent health education process by assigning health education teachers to elementary schools. This would require expansion and improvement of teacher training and the development of programs taking into account: 1) the cognitive aspects of the child, the child's perception of reality and of the health/illness process; 2) the adaptation of instruction means and materials to the age group; 3) a "pedagogy of liberation" approach emphasizing the possibility of transforming life conditions since schistosomiasis is related to the lack of public services such as basic sanitation and clean domestic water supply.

Detection of extracellular proteases from microorganisms on agar plates

We present herein an improved assay for detecting the presence of extracellular proteases from microorganisms on agar plates. Using different substrates (gelatin, BSA, hemoglobin) incorporated into the agar and varying the culture medium composition, we were able to detect proteolytic activities from Pseudomonas aeruginosa, Micrococcus luteus and Serratia marcescens as well as the influence that these components displayed in the expression of these enzymes. For all microorganisms tested we found that in agar-BHI or yeast extract medium containing gelatin the sensitivity of proteinase detection was considerably greater than in BSA-agar or hemoglobin-agar. However, when BSA or hemoglobin were added to the culture medium, there was an increase in growth along with a marked reduction in the amount of proteinase production. In the case of M. luteus the incorporation of glycerol in BHI or yeast extract gelatin-agar induced protease liberation. Our results indicate that the technique described here is of value for detecting extracellular proteases directly in the culture medium, by means of a qualitative assay, simple, inexpensive, straight forward method to assess the presence of the proteolytic activity of a given microorganism colony with great freedom in substrate selection.

The Original Risk: Over-Theologizing Ethics and Under-Theologizing Sin

The project of articulating a theological ethics on the basis of liturgical anthropology is bound to fail if the necessary consequence is that one has to quit the forum of critical modern rationality. The risk of Engelhardt's approach is to limit rationality to a narrow vision of reason. Sin is not to be understood as the negation of human holiness, but as the negation of divine holiness. The only way to renew theological ethics is to understand sin as the anthropological and ethical expression of the biblical message of the justification by faith only. Sin is therefore a secondary category, which can only by interpreted in light of the positive manifestation of liberation, justification, and grace. The central issue of Christian ethics is not ritual purity or morality, but experience, confession and recognition of our own injustice in our dealing with God and men.

Ecological Data of Travassosnema travassosi travassosi (Dracunculoidea: Guyanemidae) from the Humour of the Eyes of Acestrorhynchus lacustris from Tibagi River, Paraná, Brazil

Data obtained between 1990 and 1995 provide, for the first time, ecological information of the parasitic nematode Travassosnema travassosi travassosi Costa, Moreira & Oliveira, 1991 from Acestrorhynchus lacustris (Characiformes: Acestrorhynchidae) collected in the Tibagi River, Sertanópolis, Paraná, Brazil. These nematode occurred with low prevalences (7.7% to 28.6%) and intensities (1 to 3) during almost the whole year. The observation of mature females throughout the year indicate that liberation of larvae can occur during all the year around. This is the first report on the occurrence of T. travassosi travassosi inside the eyes. These nematodes were mostly located in humour of the eyes (87% of cases), being less frequently detected in tissues behind the eyes (13% of cases).

Accuracy profile validation of a new method for carbon monoxide measurement in the human blood using headspace-gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-MS).

The aim of our study was to provide an innovative headspace-gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-MS) method applicable for the routine determination of blood CO concentration in forensic toxicology laboratories. The main drawback of the GC/MS methods discussed in literature for CO measurement is the absence of a specific CO internal standard necessary for performing quantification. Even if stable isotope of CO is commercially available in the gaseous state, it is essential to develop a safer method to limit the manipulation of gaseous CO and to precisely control the injected amount of CO for spiking and calibration. To avoid the manipulation of a stable isotope-labeled gas, we have chosen to generate in a vial in situ, an internal labeled standard gas ((13)CO) formed by the reaction of labeled formic acid formic acid (H(13)COOH) with sulfuric acid. As sulfuric acid can also be employed to liberate the CO reagent from whole blood, the procedure allows for the liberation of CO simultaneously with the generation of (13)CO. This method allows for precise measurement of blood CO concentrations from a small amount of blood (10 μL). Finally, this method was applied to measure the CO concentration of intoxicated human blood samples from autopsies.

The Harsh Fight against Poverty in Sao Tome and Principe

post-independence, and on the other hand, the testimonies from Sao Tomeans individuals from different social conditions and different degrees of political responsibility, this article approaches some possible connections between poverty and micro-violence in Sao Tome and Principe. It is offered an outline of research for the difficulties of the eradication of poverty and, concomitantly, the diffusion of a growing feeling of social disruption, processes in all contrary to the promises of independence for this archipelago. Frequently, the archipelago’s visitors make hasty opinions about the imaginary effortlessness of governing two islands with less than one hundred and fifty thousand citizens. However, contrary to this very common prejudice, the micro-insularity is considered an obstacle to development, a notion shared by many Sao Tomeans. Could micro-insularity equally be, under this outlook, an impoverishment-inducing factor? Regarding the development, there is some truth in this diagnosis, which the Sao Tomeans also use to justify their current difficulties. Throughout the 70s and 80s, the MLSTP – Movimento de Libertação de São Tomé e Príncipe (Movement for the Liberation of Sao Tome and Principe) endorsed a development founded on an expansion of cacao cultures, at the expenses of an intensified production rate, and on an incipient industrialization, which was intended to avoid importations and economic dependency. At the time, the Sao Tomeans leaders justified the rising daily difficulties, quite the opposite of the promises made during the independence, with an economic disarticulation resulting from the gradual abandonment of economic infrastructures inflicted by the last batch of colonists, which affected the cacao plantations too. Simultaneously, both the inefficiency and cost of the industrial endeavors launched after the independence and the erosion of labor and social relationships in nationalized farms had been rather neglected.

Amílcar Cabral: estratégias políticas e culturais para independência da Guiné e Cabo Verde

Nascido na Guiné portuguesa, educado em Cabo Verde e na universidade de portuguesa, profissional no campo da agronomia em Portugal e nos territórios colonizados, Cabral apelido que hoje dispensa muitas apresentações na historiografia africana, foi actor de um percurso único sedimentado nos tempos duros da dominação colonial portuguesa, quando fora de Portugal e do seu império, movimentos intelectuais, ideias políticas e acções culturais procuravam libertar o homem colonizado africano das malhas do colonialismo e da opressão. É com base nesta breve descrição que ressaltamos a necessidade de analisar as estratégias políticas e culturais de Cabral para a conquista da independência da Guiné e Cabo Verde, procurando o que foi produto da colonização portuguesa, mas sobretudo apurar como integrou contribuições teóricas internacionais e africanas, que em meados do século XX marcaram as escolhas e práticas dos intelectuais e políticos africanos integrados no processo de luta de libertação e independência. Procuramos estudar neste trabalho, a forma como este notável político africano estruturou as suas aprendizagens, e reflexões articulando a realidades guineenses e caboverdeanas do século XX, e as correntes marcantes do pensamento libertador africano. Tentaremos também perceber as diversas dinâmicas que possam ter contribuído de alguma maneira especial para construção da sua identidade que resultou na sua entrega à luta de libertação nacional. Cabral, as suas estratégias políticas e culturais, o seu impacto nos territórios africanos constituiu o eixo central desta investigação a que titulamos «Amílcar Cabral: Estratégias políticas e culturais para a independência da Guiné e Cabo Verde».

Partial melting of basic dykes in the contact aureoles of two shallow-level, gabbro-pyroxenite intrusions, Fuerteventura

THESIS ABSTRACT Low-pressure anatexis of basic dykes gave rise to unusual, zebra-like migmatites, in the contact metamorphic aureoles of two layered gabbro-pyroxenite intrusions, PXl and PX2, in the root zone of an ocean island, Fuerteventura Basal Complex (Canary Islands). This thesis focuses on the understanding of processes attributing to the partial melting and formation of these migmatites, characterised by a dense network of closely spaced, millimetre-wide leucocratic segregations with perfectly preserved igneous textures. The presence of fluids are required to decrease the solidus of basic igneous lithologies, to allow partial melting in such aloes-pressure (1-2 kb) environment. An oxygen isotope study was thus carried out on dykes inside and beyond the PX2 aureole, in order to decipher the nature and origin of such fluids. Low or negative δ18O values were obtained for whole rocks and mineral-separates, decreasing towards the contact, with the intrusion itself retaining fairly high values. This trend has been attributed to the advection of meteoric water during magma emplacement, with increasing fluid/rock ratios (higher dyke intensities towards the intrusion acting as fluid-pathways) and higher temperatures promoting increasing exchange during recrystallisation. A comparison of whole rock and mineral major- and trace- element data allowed the redistribution of elements .between different mineral phases and generations, during contact metamorphism and partial melting to be assessed. Certain trace-elements, e.g. Zr, Hf, Y, and REEs, were internally redistributed during contact metamorphic recrystallisation, causing- the enrichment of neocrystallised diopsides compared to relict phenocrysts. This has been assigned to the liberation of trace elements on the breakdown of primary minerals, kaersutite and sphene, on entering the thermal aureole. Major and trace element compositions of minerals in migmatite melanosomes and leucosomes are almost identical, pointing to a syn- or post- solidus reequilibration on cooling of the migmatite terrain. The mineralogical, textural and geochemical evolution of dykes in a contact metamorphic aureole, is recorded around an apophysis of the PX1 intrusion, where there is evidence of incipient partial melting. Hydrothermal mineral pseudomorphs in the outer parts of the aureole are progressively replaced by dry mineral assemblages, with increasingly recrystallised diopside and evidence of partial melting -the extent of which varies from one lithology to another. The appearance of more mafic lithologies towards the intrusion, with lower whole rock SiO2 and mobile element abundances, e.g. Rb, Cs, K, has been explained by the migration and accumulation of feldspathic material into leucosomes outside the samples. A micro-structural study of leucosomes and leucocratic pods, with the aid of high-resolution X-ray computed micro-tomography (HRXµCT), allowing the visualization and quantification of shapes and orientations, was carried out in order to better understand the processes of melt segregation in the PX1 aureole. Leucocratic pods, representing former amygdales, are considered as natural strain ellipsoids. Their short axes are oriented perpendicular to leucosome planes, which sub-parallel the intrusive contact. Leucosomes thus effectively represent foliation planes. This implies that the direction of maximum shortening, during migmatisation, was perpendicular to the orientation of leucosomes, contradicting earlier models that suggest leucosomes represent tension veins. RESUME DE LA THESE Un phénomène rare de fusion partielle de filons basiques à basse pression a été étudié dans les auréoles de contact de deux intrusions litées de gabbro-pyroxénite, PX1 et PX2, localisées dans le soubassement de l'île volcanique de Fuerteventura aux Canaries. Cette anatexie a engendré des migmatites finement zébrées d'aspect très inhabituel, dont les processus de formation ont été étudiés dans le présent travail. Ces roches sont caractérisées par un réseau dense de veinules leucocrates d'épaisseur millimétrique, dont les textures ignées sont parfaitement préservées. La fusion partielle de roches basiques à basse pression (1-2 kbar) requiert la présence d'eau afin d'abaisser le solidus du système à des températures géologiquement réalistes. Une étude comparative des isotopes de l'oxygène a ainsi été menée sur des filons respectivement affectés et non affectés par le métamorphisme de contact, afin de confirmer la présence de ces fluides, de déterminer l'importance de leur interaction avec les roches et leur origine. Des valeurs de δ180 basses ou négatives ont été mesurées sur roche totale et minéraux séparés, décroissantes en direction du contact, alors que l'intrusion elle-même a conservé des valeurs élevées. Ce gradient a été attribué à l'advection d'eau météorique durant la mise en place du magma, les températures les plus élevées favorisant d'autant plus la circulation des fluides et les échanges isotopiques durant la recristallisation des roches. Cette recristallisation engendré une redistribution chimique complète des éléments entre les différentes générations de minéraux résultant du métamorphisme de contact et de l'anatexie, mise en évidence par microanalyse. Certains éléments traces comme Zr, Hf, Y et les REE ont été concentrés dans le diopside néoformé consécutivement à la déstabilisation de minéraux primaires riches en ces éléments comme la kaersutite ou le sphène. Les compositions en éléments majeurs et traces des minéraux des mélanosomes et leucosomes des migmatites sont pratiquement identiques, indiquant une rééquilibration syn- à postsolidus lors du refroidissement de l'auréole de contact. La transformation progressive des filons basiques au niveau de leur minéralogie, textures et composition chimique a pu être observée en détail à l'approche du contact d'une apophyse de l'intrusion PX1. La paragenèse magmatique initiale n'est jamais préservée, les faciès les plus distants du contact étant constitués d'un assemblage pseudomorphique hydrothermal. Ce dernier est progressivement remplacé par des assemblages anhydres incluant du diopside néoformé, puis apparaissent les premiers signes de fusion partielle, dont l'importance varie fortement d'une lithologie à l'autre. L'apparition de faciès plus basiques en direction du contact, avec des teneurs réduites en SiO2 et en éléments incompatibles tels Rb, Cs, K, a été attribuée à l'échappement de leucosomes feldspathiques hors du système. Une étude microstructurale de la distribution spatiale du matériel leucocrate au sein des migmatites par microtomographie X de haute résolution (HRXµCT) a été menée pour mieux comprendre les processus de ségrégation des liquides dans l'auréole de PX1. De petites entités ovoïdes, représentant d'anciennes structures amygdalaires au sein des filons, ont été considérées comme des ellipsoïdes marqueurs de la déformation finie. Leur petit axe est orienté perpendiculairement aux plans définis par les leucosomes, eux-mêmes subparallèles au contact intrusif. Les leucosomes matérialisent donc des plans de clivage. Ainsi, la direction de raccourcissement maximum durant la fusion partielle était perpendiculaire à l'orientation des leucosomes, contrairement à ce qui a été dit dans de précédentes publications, qui suggéraient que les leucosomes représentaient des veines de tension. RESUME DE LA THESE (POUR LE GRAND PUBLIC) L'observation directe du soubassement d'une île volcanique est une occasion rare, accessible dans le «complexe de base » de l'île canarienne de Fuerteventura. Ce dernier a enregistré divers phénomènes magmatiques, métamorphiques et de fusion partielle induits par l'intrusion répétée de magmas alimentant des appareils volcaniques sus jacents, sous forme de petits plutons, essaims de filons et complexes annulaires de gabbros alcalins, pyroxénites, syénites et carbonatites. Dans ce contexte de flux de chaleur élevé, des filons basiques ont subi une fusion partielle au contact de deux intrusions de gabbro-pyroxénite, un phénomène extrêmement rare à une profondeur aussi réduite, estimée à quelque 3-6 km. Les produits de cette fusion partielle sont des liquides très riches en feldspath, concentrés en un réseau dense de veinules blanches (leucosomes) au sein du matériau résiduel sombre non fondu (mélanosome) pour former ce qu'on appelle des migmatites. Outre les aspects pétrologiques liés à la formation de ces migmatites, l'intérêt majeur du phénomène réside dans le fait qu'il puisse représenter la source des magmas évolués parfois observés sur les îles océaniques. A des pressions aussi faibles que dans le soubassement de Fuerteventura (1-2 Kbar), la présence de fluides abondants est nécessaire pour abaisser la température de début de fusion des roches (solidus) à des valeurs géologiquement réalistes. Des expériences ont montré que même en présence de plusieurs %-poids d'eau, une température de 1000°C était encore nécessaire pour obtenir une proportion de liquide équivalente à celle observée sur le terrain, soit 25%. Or les magmas alcalins des îles océaniques, bien qu'hydratés, n'en contiennent de loin pas autant, ce qui implique une source d'eau externe. Une étude isotopique de l'oxygène a été entreprise afin de tester cette hypothèse. Les valeurs obtenues en 5180 sont basses ou négatives et indiquent l'influence d'eau d'origine météorique. Cette eau de pluie se serait infiltrée le long des filons depuis la surface du volcan et les aurait complètement hydrothermalisés en profondeur (situation encore visible à l'extérieur de l'auréole de contact), leur permettant ainsi de stocker l'eau nécessaire à leur fusion partielle ultérieure. L'interaction entre eau de pluie et filons a été d'autant plus importante que ces derniers étaient proches du contact avec l'intrusion, ce qui suggère que la circulation de ces eaux et leur interaction avec les roches a été favorisée par la chaleur fournie par l'intrusion elle-même. Un autre aspect de ce travail s'est focalisé sur la redistribution des éléments traces au sein des minéraux des filons basiques durant le métamorphisme de contact et la fusion partielle. Ainsi, le pyroxène de seconde génération est-il sensiblement enrichi en traces telles Zr, Hf, Y et les terres rares, par rapport au pyroxène magmatique originel, en relation avec la déstabilisation de minéraux primaires riches en ces éléments tels le sphène et la kaersutite. Cependant, les compositions en éléments majeurs et traces des minéraux recristallisés des migmatites sont pratiquement les mêmes dans les leucosomes et les mélanosomes, suggérant une rééquilibration chimique complète durant le refroidissement de ces lithologies. Si certaines migmatites se sont comportées en système chimiquement fermé (hormis l'eau météorique), d'autres filons ont manifestement perdu une partie de leurs leucosomes, ainsi qu'en témoigne leur composition progressivement appauvrie en silice et autres éléments incompatibles mobiles, tels K et Rb à l'approche du contact de l'intrusion. Parallèlement à cette évolution chimique, les paragenèses hydrothermales distantes du contact sont progressivement remplacées par des paragenèses anhydres, puis par l'apparition des premiers leucosomes, tandis que les textures magmatiques initiales sont complètement effacées au profit d'une combinaison de textures magmatique dans les leucosomes et en mosaïque dans les mélanosomes. Enfin, la distribution spatiale des liquides de fusion partielle a été étudiée par microtomographie X de haute résolution, dans des filons contenant des entités ovoïdes leucocrates, sans doute d'anciennes amygdales à zéolites. Ces dernières ont été considérées comme des ellipsoïdes de la déformation finie. L'orientation de leur petit axe, perpendiculaire au plan défini par les veinules de leucosomes, indique que ces derniers représentent des plans de clivage perpendiculaires à la direction de raccourcissement maximum. Ainsi, la ségrégation des liquides de fusion partielle se serait faite dans les plans de compression et non dans des plans de dilatation, contrairement à ce que laisserait penser le sens commun.

Pollution stress on aquatic microbial communities

Thousands of chemical compounds enter the natural environment but many have unknown effects and consequences, in particular at low concentrations. This thesis work contributes to our understanding of pollution effects by using bacteria as test organisms. Bacteria are important for this question because some of them degrade and transform pollutants into less harmful compounds, but secondly because they themselves can be inhibited in their reproduction by exposure to toxic compounds. When inhibitory effects occur this may change the composition of the microbial com¬munity in the long run, leading to altered or diminished ecosystem services by those communities. As a result chemicals of anthropogenic origin may accumulate and per¬sist in the environment, and finally, affect higher organisms as well. In addition to acquiring basic understanding of pollutant effects at low concentrations on bacterial communities an applied goal of this thesis work was to develop bacteria-based tests to screen new organic chemicals for toxicity and biodégradation. In the first part of this work we developed a flow cytometry-based assay on SYT09 plus ethidium-bromide or propidium-iodide stained cells of Pseudomonas ûuorescens exposed or not to a variety of pollutants under oligotrophic growth conditions. Flow cytometry (FC) allows fast and accurate counting of bacterial cells under simul¬taneous assessment of their physiological state, in particular in combination with different fluorescent dyes. Here we employed FC and fluorescent dyes to monitor the effect that pollutants may exert on Pseudomonas ûuorescens SV3. First we designed an oligotrophic growth test, which enabled us to follow population growth at low densities (104 - 10 7 cells per ml) using 0.1 mM sodium acetate as carbon source. Cells in the oligotrophic milieu were then exposed or not to a variety of common pollutants, such as 2-chlorobiphenyl (2CBP), naphthalene (NAH), 4-chlorophenol (4CP), tetradecane (TD), mercury chloride (HgCl2) or benzene, in different dosages. Exposed culture samples were stained with SYT09 (green fluorescent dye binding nucleic acids, generally staining all cells) in combination with propidium iodide (PI) or ethidium bromide (EB), both dyes being membrane integrity indicators. We ob- served that most of the tested compounds decreased population growth in a dosage- dependent manner. SYT09/PI or SYT09/EB staining then revealed that chemical exposure led to arisal of subpopulations of live and injured or dead cells. By modeling population growth on the total cell numbers in population or only the subpopulation of live cells we inferred that even in stressed populations live cells multiply at rates no different to unexposed controls. The net decrease in population growth would thus be a consequence of more and more cells being not able to multiply at all, rather than all cells multiplying at slower rates. In addition, the proportion of injured cells correlated to the compound dosage. We concluded that the oligotrophic test may be useful to asses toxicity of unknown chemicals on a variety of model bacteria. Mul¬tiple tests can be run in parallel and effects are rapidly measured within a period of 8 hours. Interestingly, in the same exposure tests with P. fluorescens SV3 we observed that some chemicals which did not lead to a reduction of net population growth rates did cause measurable effects on live cells. This was mainly observed in cells within the live subpopulation as an increase of the EB fluorescence signal. We showed that SYT09/EB is a more useful combination of dyes than SYT09/PI because PI fluorescence tend to increase only when cells are effectively dead, but not so much in live cells (less then twofold). In contrast, EB geometric mean fluorescence in live cells increased up to eightfold after exposure to toxic compounds. All compounds even at the lowest concentration caused a measurable increase in EB geometric mean fluorescence especially after 2 h incubation time. This effect was found to be transient for cells exposed to 2CBP and 4CP, but chronic for cells incubated with TD and NAH (ultimately leading to cell death). In order to understand the mechanism underlying the observed effects we used known membrane or energy uncouplers. The pattern of EB signal increase in chemical-exposed populations resembled mostly that of EDTA, although EB fluorescence in EDTA-treated or pasteurized cells was even higher than after exposure to the four test chemicals. We conclude that the ability of cells to efflux EB under equilibrium conditions is an appropriate measure for the potential of a chemical to exert toxicity. Since most bacterial species possess efflux systems for EB that all require cellular energy, our test should be more widely relevant to infer toxicity effects of chemical exposure on the physiological status of the bacterial cell. To better understand the effect of toxicant exposure on efflux defense systems, we studied 2-hydroxybiphenyl toxicity to Pseudomonas azeiaica HBP1. We showed that 2-HBP exerts toxicity even to P. azelaica HBP1, but only at concentrations higher than 0.5 mM. Above this concentration transient loss of membrane polarization and integrity occurred, which we conclude from staining of growing cells with fluorescent dyes. Cells finally recover and resume growth on 2HBP. The high resistance of P. azelaica HBP1 to 2-HBP was found to be the result of an efficient MexABOprM- type efflux pump system counteracting passive influx of this compound into the membrane and cellular interior. Mutants with disrupted mexA, mexB and oprM genes did no longer grow on 2-HBP at concentrations above 100 μΜ, whereas below this concentration we found 2-HBP-concentration dependent decrease of growth rate. The MexAB-OprM system in P. azeiaica HBP1 is indeed an efflux pump for ethidium bromide as well. By introducing gfp reporter fusions responsive to intracellular 2- HBP concentrations into HBP1 wild-type or the mutants we demonstrated that 2HBP enters into the cells in a similar way. In contrast, the reporter system in the wild-type cells does not react to 2-HBP at an outside concentration of 2.4 μΜ, whereas in mutant cells it does. This suggests that wild-type cells pump 2-HBP to the outside very effectively preventing accumulation of 2-HBP. 2HBP metabolism, therefore, is not efficient enough to lower the intracellular concentration and prevent toxicity. We conclude that P. azelaica HBP1 resistance to 2-HBP is mainly due to an efficient efflux system and that 2HBP in high concentrations exerts narcotic effects on the bacterial membrane. In the part of this thesis, we investigated the possibilities of bacteria to degrade pollutants at low concentrations (1 mg per L and below). As test components we used 2-hydroxybiphenyl, antibiotics and a variety of fragrances, many of which are known to be difficult to biodegrade. By using accurate counting of low numbers of bacterial cells we could demonstrate that specific growth on these compounds is possible. We demonstrated the accuracy of FC counting at low cell numbers (down to 103 bacterial cells per ml). Then we tested whether bacterial population growth could be specifically monitored at the expense of low substrate concentrations, us¬ing P. azelaica HBP1. A perfect relationship was found between growth rate, yield and 2-HBP concentrations in the range of 0.1 up to 5 mg per L. Mixing P. azelaica within sludge, however, suggested that growth yields in a mixed community can be much lower than in pure culture, perhaps because of loss of metabolic intermediates. We then isolated new strains from activated sludge using 2-HBP or antibiotics (Nal, AMP, SMX) at low concentrations (0.1-1 mg per L) as sole carbon and energy sub¬strate and PAO microdishes. The purified strains were then examined for growth on their respective substrate, which interestingly, showed that all strains can not with¬stand higher than 1 or 10 mg per L concentrations of target substrate. Thus, bacteria must exist that contribute to compound degradation at low pollutant concentrations but are inhibited at higher concentrations. Finally we tested whether specific biomass growth (in number of cells) at the expense of pollutants can also be detected with communities as starting material. Hereto, we focused on a number of fragrance chemicals and measured community biomass increase by flow cytometry cell counting on two distinct starter communities: (i) diluted Lake Geneva water, and dilute activated sludge from a wastewater treatment plant. We observed that most of the test compounds indeed resulted in significant biomass increase in the starter community compared to a no-carbon added control, but activated sludge and lake Geneva water strongly differed (almost mutually ex¬clusive) in their capacity to degrade the test chemicals. In two cases for activated sludge the same type of microbial community developed upon compound exposure, as concluded from transcription fragment length polymorphism analysis on community purified and PCR amplified 16S rRNA gene fragments. To properly test compound biodegradability it is thus important to use starter communities of different origin. We conclude that FC counting can be a valuable tool to screen chemicals for their biodegradability and toxicity. - Des milliers de produits chimiques sont libérés dans l'environnement mais beaucoup ont des effets inconnus, en particulier à basses concentrations. Ce travail de thèse contribue à notre comprehension des effets de la pollution en utilisant des bacteries comme des organismes-tests. Les bacteries sont importantes pour etudier cette ques¬tion car certaines d'entre elles peuvent degrader ou transformer les polluants, mais également parce qu'elles-mmes peuvent tre inhibees dans leur reproduction après avoit ete exposees à ces composes toxiques. Quand des effets inhibiteurs ont lieu, la composition de la communauté microbienne peut tre changee à long terme, ce qui mène à une reduction du service d'ecosystème offert par ces communautés. En consequence, après leur liberation dans l'environnement, les produits chimiques d'origine anthropogenique peuvent soit s'y accumuler et per¬sister, exerant ainsi des effets encore inconnus sur les organismes vivants. En plus d'acquérir des connaissances de base sur les effets des polluants à basses concentra¬tions sur les communautés microbiennes, un but applique de cette thèse était de développer des tests bases sur les bacteries afin d'identifier de nouveau composes pour leur toxicité ou leur biodégradation. Dans la première partie de ce travail, nous avons developpe un test base sur la cytometrie de flux (FC) sur des cellules de Pseudomonas fluorescens colorees par du bromure d'ethidium ou de l'iodure de propidium et exposees ou non à une palette de polluants sous des conditions de croissance oligotrophique. La cytometrie de flux est une technique qui connaît de nombreuses applications dans la microbiologie environ¬nementale. Cela est principalement du au fait qu'elle permet un comptage rapide et precis ainsi que l'évaluation de l'état physiologique, en particulier lorsqu'elle est combinée h des colorations fluorescentes. Ici, nous avons utilise la technique FC et des colorants fluorescents afin de mesurer l'effet que peuvent exercer certains pollu¬ants sur Pseudomonas ûuorescens SV3 . D'abord nous avons conu des tests oligo- trophiques qui nous permettent de suivre la croissance complète de cellules en culture h des densites faibles (104 -10 7 cellules par ml), sur de l'acetate de sodium à 0.1 mM, en presence ou absence de produits chimiques (2-chlorobiphenyl (2CBP), naphthalène (NAH), 4-chlorophenol (4CP), tetradecane (TD), chlorure de mercure(II) (HgCl2)) à différentes concentrations. Afin de montrer le devenir des bacteries tant au niveau de la cellule individuelle que celui de la population globale, après exposition à des series de composes chimiques, nous avons compte les cellules colorees avec du SYT09 (col¬orant fluorescent vert des acides nucléiques pour la discrimination des cellules par rapport au bruit de fond) en combinaison avec l'iodure de propidium (PI) ou le bromure d'ethidium (EB), indicateurs de l'intégrité de la membrane cellulaire avec FC. Nous avons observe que de nombreux composes testes avaient un effet sur la croissance bacterienne, resultant en une baisse du taux de reproduction de la pop¬ulation. En outre, la double coloration que nous avons utilisee dans cette etude SYT09/PI ou SYT09/EB a montre que les produits chimiques testes induisaient une reponse heterogène des cellules dans la population, divisant celle-ci en sous- populations "saine", "endommagee" ou "morte". Les nombres de cellules à partir du comptage et de la proportion de celles "saines" et "endommagees/mortes" ont ensuite ete utilises pour modeliser la croissance de P. ûuorescens SV3 exposee aux produits chimiques. La reduction nette dans la croissance de population est une consequence du fait que de plus en plus de cellules sont incapables de se reproduire, plutt que du fait d'une croissance plus lente de l'ensemble de la population. De plus, la proportion de cellules endommagees est correllee au dosage du compose chimique. Les résultats obtenus nous ont permis de conclure que le test oligotrophique que nous avons developpe peut tre utilise pour l'évaluation de la toxicité de produits chimiques sur différents modèles bacteriens. Des tests multiples peuvent tre lances en parallèle et les effets sont mesures en l'espace de huit heures. Par ailleurs, nous en déduisons que les produits chimiques exercént un effet sur la croissance des cellules de P. ûuorescens SV3, qui est heterogène parmi les cellules dans la population et depend du produit chimique. Il est intéressant de noter que dans les mmes tests d'exposition avec P. ûuorescens SV3, nous avons observe que certains composes qui n'ont pas conduit à une reduction du taux de la croissance nette de la population, ont cause des effets mesurables sur les cellule saines. Ceci a ete essentiellement observe dans la portion "saine" des cellules en tant qu'augmentation du signal de la fluorescence de 1ΈΒ. D'abord nous avons montre que SYT09/EB était une com¬binaison de colorants plus utile que celle de SYT09/PI parce que la fluorescence du PI a tendance à augmenter uniquement lorsque les cellules sont effectivement mortes, et non pas dans les cellules saines (moins de deux fois plus). Par opposi¬tion, la fluorescence moyenne de l'EB dans les cellules saines augmente jusqu'à huit fois plus après exposition aux composes toxiques. Tous les composes, mme aux plus basses concentrations, induisent une augmentation mesurable de la fluorescence moy¬enne de 1ΈΒ, plus particulièrement après deux heures d'incubation. Cet effet s'est revele tre transitoire pour les cellules exposees aux 2CNP et 4CP, mais est chro¬nique pour les cellules incubees avec le TD et le NAH (entranant la mort cellulaire). Afin de comprendre les mécanismes qui sous-tendent les effets observes, nous avons utilise des decoupleurs d'energie ou de membrane. L'augmentation du signal EB dans les populations causee par des produits chimiques ressemblait à celle exerce par le chelateur des ions divalents EDTA. Cependant, les intensités du signal EB des cellules exposees aux produits chimiques testees n'ont jamais atteint les valeurs des cellules traitees avec l'EDTA ou pasteurises. Nous en concluons que le test oli- gotrophique utilisant la coloration (SYT09/)EB des cellules exposees ou non à un produit chimique est utile afin d'evaluer l'effet toxique exerce par les polluants sur la physiologie bacterienne. Afin de mieux comprendre la reaction d'un système de defense par pompe à efflux après exposition à une toxine, nous avons étudié la toxicité du 2-hydroxybiphenyl (2-HBP) sur Pseudomonas azeiaica HBP1. Nous avons montre que le 2-HBP exerce une toxicité mme sur HBP1, mais uniquement à des concentrations supérieures à 0.5 mM. Au-dessus de cette concentration, des pertes transitoires d'intégrité et de polarization membranaire ont lieu, comme cela nous a ete montre par coloration des cellules en croissance. Les cellules sont finalement capables de se rétablir et de reprendre leur croissance sur 2-HBP. La forte resistance de P. azeiaica HBP1 h 2-HBP physiologie bacterienne s'est revele tre le résultat d'un système de pompe h efflux de type MexABOprM qui contre-balance l'influx passif de ce compose h travers la membrane. Nous avons montre, en construisant des mutants avec des insertions dans les gènes mexA, mexB and oprM et des fusions avec le gène rapporteur gfp, que l'altération de n'importe quelle partie du système d'efflux conduisait à accroître l'accumulation de 2-HBP dans la cellule, en comparaison avec la souche sauvage HBP1, provoquant une diminution de la resistance au 2-HBP ainsi qu'une baisse du taux de reproduction des cellules. Des systèmes d'efflux similaires sont répandus chez de nombreuses espèces bactériennes. Ils seraient responsables de la resistance aux produits chimiques tels que les colorants fluorescents (bromure d'ethidium) et des antibiotiques. Nous concluons que la resistance de P. azelaica HBP1 à 2-HBP est principalement due à un système d'efflux efficace et que 2-HBP, à des concentrations elevees, exerce un effet deletère sur la membrane bacterienne. En se basant sur le comptage des cellules avec la FC, nous avons developpe ensuite une methode pour evaluer la biodegradabilite de polluants tels que le 2-HBP ainsi que les antibiotiques (acide nalidixique (Nal), ampicilline (AMP) ou sulfamethoxazole (SMX)) à de faibles concentrations lmg par L et moins), par le suivi de la croissance spécifique sur le compose de cultures microbiennes pures et mixtes. En utilisant un comptage precis de faibles quantités de cellules nous avons pu demontrer que la croissance spécifique sur ces composes est possible. Nous avons pu illustrer la precision du comptage par cytometrie de flux à faible quantité de cellules (jusqu'à 10 3 cellules par ml). Ensuite, nous avons teste s'il était possible de suivre dynamiquement la croissance de la population de cellules sur faibles concentrations de substrats, en utilisant P. azelaica HBP1. Une relation parfaite a ete trouvee entre le taux de croissance, le rendement et les concentrations de 2-HBP (entre 0.1 et 5 mg par L). En mélangeant HBP1 à de la boue active, nous avons pu montrer que le rendement en communauté mixtes pouvait tre bien inférieur qu'en culture pure. Ceci étant peut tre le résultat d'une perte d'intermédiaires métaboliques. Nous avons ensuite isole de nouvelles souches à partir de la boue active en utilisant le 2-HBP ou des antibiotiques (Nal, AMP, SMX) h basses concentrations (0.1-1 mg par L) comme seules sources de carbone et d'energie. En combinaison avec ceci, nous avons également utilise des microplaques PAO. Les souches purifiees ont ensuite ete examinees pour leurs croissances sur leurs substrats respectifs. De faon intéressante, toutes ces souches ont montre qu'elles ne pouvaient pas survivre à des concentrations de substrats supérieures à 1 ou 10 mg par L. Ainsi, il existe des bacteries qui contribuent à la degradation de composes à basses concentrations de polluant mais sont inhibes lorsque ces concentrations deviennent plus hautes. Finalement, nous avons cherche à savoir s'il est possible de detecter une croissance spécifique à une biomasse au depend d'un polluant, en partant d'une communauté microbienne. Ainsi, nous nous sommes concentre sur certains composes et avons mesure l'augmentation de la biomasse d'une communauté grce à la cytometrie de flux. Nous avons compte deux communautés de depart distinctes: (i) une dilution d'eau du Lac Léman, et une dilution de boue active d'une station d'épuration. Nous avons observe que la plupart des composes testes ont entrane une augmentation de la biomasse de depart par rapport au control sans addition de source de carbone. Néanmoins, les échantillons du lac Léman et de la station d'épuration différaient largement (s'excluant mutuellement l'un l'autre) dans leur capacité à degrader les composes chimiques. Dans deux cas provenant de la station d'épuration, le mme type de communauté microbienne s'est developpe après exposition aux composes, comme l'a démontré l'analyse TRFLP sur les fragments d'ARN 16S purifie de la communauté et amplifie par PCR. Afin de tester correctement la biodegradabilite d'un compose, il est donc important d'utiliser des communautés de depart de différentes origines Nous en concluons que le comptage par cytometrie de flux peut tre un outil de grande utilité pour mettre en valeur la biodegradabillite et la toxicité des composes chimiques.

Effect of collection and preprocessing methods on neutrophil elastase plasma concentrations.

OBJECTIVES: Elevated plasma levels of the elastase alpha 1-proteinase inhibitor complex (E-alpha 1 PI) have been proposed as a marker of bacterial infection and neutrophil activation. Liberation of elastase from neutrophils after collection of blood may cause falsely elevated results. Collection methods have not been validated for critically ill neonates and children. We evaluated the influence of preanalytical methods on E-alpha 1 PI results including the recommended collection into EDTA tubes. DESIGN AND METHODS: First, we compared varying acceleration speeds and centrifugation times. Centrifugation at 1550 g for 3 min resulted in reliable preparation of leukocyte free plasma. Second, we evaluated all collection tubes under consideration for absorption of E-alpha 1 PI. Finally, 12 sets of samples from healthy adults and 42 sets obtained from critically ill neonates and children were distributed into the various sampling tubes. Samples were centrifuged within 15 min of collection and analyzed with a new turbidimetric assay adapted to routine laboratory analyzers. RESULTS: One of the two tubes containing a plasma-cell separation gel absorbed 22.1% of the E-alpha 1 PI content. In the remaining tubes without absorption of E-alpha 1 PI no differences were observed for samples from healthy adult patients. However, in samples from critically ill neonates or children, significantly higher results were obtained for plain Li-heparin tubes (mean = 183 micrograms/L), EDTA tubes (mean = 93 micrograms/L), and citrate tubes (mean = 88.5 micrograms/L) than for the Li-hep tube with cell-plasma separation gel and no absorption of E-alpha 1 PI (mean = 62.4 micrograms/L, p < 0.01). CONCLUSION: Contrary to healthy adults, E-alpha 1 PI results in plasma samples from critically ill neonates and children depend on the type of collection tube.

Nanoinventory : a representative survey of nanoparticle usage in Suisse industry

Background Addressing the risks of nanoparticles requires knowledge about their hazards, which is generated progressively, but also about occupational exposure and liberation into the environment. However, currently such information is not systematically collected, therefore the risk assessment of this exposure or liberation lacks quantitative data. In 2006 a targeted telephone survey among Swiss companies (1) showed the usage of nanoparticles in a few selected companies but did not provide data to extrapolate on the totality of the Swiss workforce. The goal of this study was to evaluate in a representative way the current prevalence and level of nanoparticle usage in Swiss industry, the health, safety and environment measures, and the number of potentially exposed workers. Results A representative, stratified mail survey was conducted among 1,626 clients of the Swiss National Accident Insurance Fund (SUVA). SUVA insures about 80,000 manufacturing firms, which represent 84% of all Swiss manufacturing companies. 947 companies answered the survey (58.3% response rate). Extrapolation to all Swiss manufacturing companies results in 1,309 workers (95%-confidence interval, 1,073 to 1,545) across the Swiss manufacturing sector being potentially exposed to nanoparticles in 586 companies (95%-CI: 145 to 1'027). This corresponds to 0.08% (95%-CI: 0.06% to 0.09%) of all Swiss manufacturing sector workers and to 0.6% (95%-CI: 0.2% to 1.1%) of companies. The industrial chemistry sector showed the highest percentage of companies using nanoparticles (21.2% of those surveyed) and a high percentage of potentially exposed workers (0.5% of workers in these companies), but many other important sectors also reported nanoparticles. Personal protection equipment was the predominant protection strategy. Only a minority applied specific environmental protection measures. Conclusions This is the first representative nationwide study on the prevalence of nanoparticle usage across a manufacturing sector. The information about the number of companies can be used for quantitative risk assessment. Furthermore it can help policy makers designing strategies to support companies in the responsible development of safer nanomaterial use. Noting the low prevalence of nanoparticle usage, there would still seem to be time to introduce necessary protection methods in a proactive and cost effective way in Swiss industry. But if the predicted "nano-revolution" becomes true, now is the time to take action.