Solving nonlinear equations by a tabu search strategy

Solving systems of nonlinear equations is a problem of particular importance since they emerge through the mathematical modeling of real problems that arise naturally in many branches of engineering and in the physical sciences. The problem can be naturally reformulated as a global optimization problem. In this paper, we show that a metaheuristic, called Directed Tabu Search (DTS) [16], is able to converge to the solutions of a set of problems for which the fsolve function of MATLAB® failed to converge. We also show the effect of the dimension of the problem in the performance of the DTS.

Production of recombinant protein hLIF in static and dynamic systems of animal cell culture

Thesis for the Degree of Master of Science in Biotechnology Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Time domain design of fractional differintegrators using least-squares

In this paper we propose the use of the least-squares based methods for obtaining digital rational approximations (IIR filters) to fractional-order integrators and differentiators of type sα, α∈R. Adoption of the Padé, Prony and Shanks techniques is suggested. These techniques are usually applied in the signal modeling of deterministic signals. These methods yield suboptimal solutions to the problem which only requires finding the solution of a set of linear equations. The results reveal that the least-squares approach gives similar or superior approximations in comparison with other widely used methods. Their effectiveness is illustrated, both in the time and frequency domains, as well in the fractional differintegration of some standard time domain functions.

Biological activity of well defined hydantoin derivatives on efflux pump systems of bacteria and cancer cells

A multi-resistência a antibióticos e medicamentos usados em quimioterapia é um dos grandes problemas com os quais as instituições de saúde se debatem hoje em dia. A acção provocada por bombas de efluxo é uma das suas causas. Estas bombas têm uma importância fundamental, uma vez que, ao expelirem todo o tipo de tóxicos para o exterior das células, também expelem medicamentos, fazendo com que estes não tenham o efeito desejado dentro delas. As bombas de efluxo são transportadores que se encontram nas membranas de todo o tipo de células. Existem dois grandes tipos de bombas de efluxo: as primárias e as secundárias. As primeiras conferem multi-resistência principalmente em células eucariotas, como as células do cancro em humanos, tendo como função a mediação da repulsa de substâncias tóxicas por intermédio da hidrólise de ATP. A primeira a ser descoberta e mais estudada destas bombas foi a ABCB1 que é o gene que codifica a glicoproteína-P (P de permeabilidade). Enquanto as secundárias, que são a maior fonte de multi-resistência em bactérias, promovem a extrusão de substâncias tóxicas através da força motriz de protões. Neste tipo de bombas são conhecidas quatro famílias principais, das quais uma das mais importantes é a superfamília RND, uma vez que inclui a bomba AcrAB-TolC, que é muito importante no metabolismo xenobiótico de bactérias Gramnegativas, nomeadamente a E.coli. Com o objectivo de reverter a multi-resistência, tanto em células eucariotas como procariotas, têm-se desenvolvido estratégias de combate que envolvem a descoberta de substâncias que inibam as bombas de efluxo. Assim sendo, ao longo dos tempos têm sido descobertas variadas substâncias que cumprem este objectivo. É o caso, por exemplo, dos derivados de fluoroquinolonas usados como inibidores de bombas de efluxo em bactérias ou do Tamoxifen, utilizado na terapia de pacientes com cancro da mama. Um dos grupos de substâncias estudados para o desenvolvimento de possíveis compostos que actuem como reversores de multi-resistência são os compostos derivados de hidantoínas. Estes, são conhecidos por possuírem uma grande variedade de propriedades bioquímicas e farmacológicas, sendo portanto usados para tratarem algumas doenças em humanos, como a epilepsia. Nestes, estão englobados compostos com actividade anti-convulsão que constitui a sua grande mais-valia e, dependente da substituição no anel que os constitui, uma grande variedade de outras propriedades farmacológicas como a anti-fungica, a anti-arritmica, a anti-viral, a anti-diabética ou por exemplo a antagonização de determinados receptores, como os da serotonina. Apesar de pouco usados em estudos experimentais para desenvolver substâncias anti-carcinogénicas, existem alguns estudos com este efeito. Objectivos: O presente projecto envolve o estudo de bombas de efluxo primárias e secundárias, em células eucariotas e procariotas, respectivamente. Em bactérias, foram usados quatro modelos experimentais: Staphylococcus aureus ATCC 25923, Enterococcus faecalis ATCC 29212, E. coli AG 100 e Salmonella Enteritidis NCTC 13349. Em células de cancro foram usadas, células T de linfoma de rato parentais e células T de linfoma de rato transfectadas com o gene humano MDR-1. O principal objectivo deste estudo foi a pesquisa de novos moduladores de bombas de efluxo presentes em bactérias e células do cancro, tentando assim contribuir para o desenvolvimento de novos agentes farmacológicos que consigam reverter a multi-resistência a medicamentos. Assim sendo foram testados trinta compostos derivados de hidantoínas: SZ-2, SZ-7, LL-9, BS-1, JH-63, MN-3, TD-7k, GG-5k, P3, P7, P10, P11, RW-15b, AD-26, RW-13, AD-29, KF-2, PDPH-3, Mor-1, KK-XV, Thioam-1, JHF-1, JHC-2, JHP-1, Fur-2, GL-1, GL-7, GL-14, GL-16, GL-18. Como forma de atingir estes objectivos, a actividade biológica dos trinta compostos derivados de hidantoínas foi avaliada nas quatro estirpes de bactérias da seguinte forma: foram determinadas as concentrações mínimas inibitórias dos trinta compostos como forma de definir as concentrações em que os compostos seriam utilizados. Os compostos foram posteriormente testadas com um método fluorométrico de acumulação de brometo de etídeo, que é um substrato comum em bombas de efluxo bacterianas, desenvolvido por Viveiros et al. A actividade biológica dos compostos derivados de hidantoínas nas células de cancro foi demonstrada por diferentes métodos. O efeito anti-proliferativo e citotóxico dos trinta compostos foi avaliado nas células T de linfoma de rato transfectadas com o gene humano MDR-1 pelo método de thiazolyl de tetrazólio (MTT). Como o brometo de etídeo também é expelido pelos transportadores ABC, estes compostos foram posteriormente testados com um método fluorométrico de acumulação de brometo de etídeo desenvolvido por Spengler et al nos dois diferentes tipos de células eucariotas. Resultados: A maioria dos compostos derivados de hidantoínas foi eficaz na modulação de bombas de efluxo, nas duas estirpes de bactérias Gram-negativas e nos dois diferentes tipos de células T de linfoma. Em contraste com estes resultados, nas duas estirpes de células Gram-positivas, a maioria dos compostos tiveram pouco efeito na inibição de bombas de efluxo ou até nenhum, em muitos dos casos. De uma maneira geral os melhores compostos nas diferentes estirpes de bactérias foram: Thioam-1, SZ-2, P3, Rw-15b, AD-26, AD-29, GL-18, GL-7, KF-2, SZ-7, MN-3, GL-16 e GL- 14. Foram portanto estes os compostos que provocaram maior acumulação de brometo de etídeo, inibindo assim com maior eficácia as bombas de efluxo. No presente estudo, a maioria dos compostos conseguiu inibir a resistência provocada pela bomba de efluxo ABCB1, tanto nas células parentais bem como nas células que sobre-expressam esta bomba, causando a acumulação de brometo de etídeo dentro das células. As células que sobreexpressam a bomba ABCB1 foram posteriormente testadas com citometria de fluxo que é a técnica padrão para pesquisa de inibidores de bombas de efluxo. Os compostos que foram mais efectivos na inibição da bomba ABCB1, causando assim maior acumulação de brometo de etídeo nas células que sobre-expressam esta bomba foram: PDPH-3, GL-7, KK-XV, AD-29, Thioam-1, SZ-7, KF-2, MN-3, RW-13, LL-9, P3, AD-26, JH-63 e RW- 15b. Este facto não corroborou totalmente os resultados da citometria de fluxo uma vez que os moduladores que provocaram maior inibição da bomba ABCB1 foram o MN-3, JH-63 e o BS-1, sendo que o último não foi seleccionado como um bom composto usando o método fluorométrico de acumulação de brometo de etídeo. Conclusão: Os compostos derivados de hidantoínas testados tiveram maior efeito nas estirpes de bactérias Gram-negativas do que nas Gram-positivas. Relativamente às células eucariotas, as estruturas mais activas apresentam substituintes aromáticos bem como alguns fragmentos aminicos terciários.

Application of Fuzzy Variables for Systems of Management Decision Support

The following article describes an approach covering the variety of opinions and uncertainties of estimates within the chosen technique of decision support. Mathematical operations used for assessment of options are traced to operations of working with functions that are used for assessment of possible options of decision-making. Approach proposed could be used within any technique of decision support based on elementary mathematical operations. In this article the above-mentioned approach is described under analytical hierarchy process.

Sizes of linear descriptions in combinatorial optimization

Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Mathematik, Univ., Dissertation, 2015

Weak systems of Gandy, Jensen and Devlin

In Part I, we formulate and examine some systems that have arisen in the study of the constructible hierarchy; we find numerous transitive models for them, among which are supertransitive models containing all ordinals that show that Devlin's system BS lies strictly between Gandy's systems PZ and BST'; and we use our models to show that BS fails to handle even the simplest rudimentary functions, and is thus inadequate for the use intended for it in Devlin's treatise. In Part II we propose and study an enhancement of the underlying logic of these systems, build further models to show where the previous hierarchy of systems is preserved by our enhancement; and consider three systems that might serve for Devlin's purposes: one the enhancement of a version of BS, one a formulation of Gandy-Jensen set theory, and the third a subsystem common to those two. In Part III we give new proofs of results of Boffa by constructing three models in which, respectively, TCo, AxPair and AxSing fail; we give some sufficient conditions for a set not to belong to the rudimentary closure of another set, and thus answer a question of McAloon; and we comment on Gandy's numerals and correct and sharpen other of his observations.

On stability of solutions to systems of convex inequalities

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Molecular Epidemiologic Typing Systems of Bacterial Pathogens: Current Issues and Perpectives

The epidemiologic typing of bacterial pathogens can be applied to answer a number of different questions: in case of outbreak, what is the extent and mode of transmission of epidemic clone(s )? In case of long-term surveillance, what is the prevalence over time and the geographic spread of epidemic and endemic clones in the population? A number of molecular typing methods can be used to classify bacteria based on genomic diversity into groups of closely-related isolates (presumed to arise from a common ancestor in the same chain of transmission) and divergent, epidemiologically-unrelated isolates (arising from independent sources of infection). Ribotyping, IS-RFLP fingerprinting, macrorestriction analysis of chromosomal DNA and PCR-fingerprinting using arbitrary sequence or repeat element primers are useful methods for outbreak investigations and regional surveillance. Library typing systems based on multilocus sequence-based analysis and strain-specific probe hybridization schemes are in development for the international surveillance of major pathogens like Mycobacterium tuberculosis. Accurate epidemiological interpretation of data obtained with molecular typing systems still requires additional research on the evolution rate of polymorphic loci in bacterial pathogens.

Dynamical systems of type (m,n) and their C*-algebras

Given positive integers n and m, we consider dynamical systems in which n copies of a topological space is homeomorphic to m copies of that same space. The universal such system is shown to arise naturally from the study of a C*-algebra we denote by Om;n, which in turn is obtained as a quotient of the well known Leavitt C*-algebra Lm;n, a process meant to transform the generating set of partial isometries of Lm;n into a tame set. Describing Om;n as the crossed-product of the universal (m; n) -dynamical system by a partial action of the free group Fm+n, we show that Om;n is not exact when n and m are both greater than or equal to 2, but the corresponding reduced crossed-product, denoted Or m;n, is shown to be exact and non-nuclear. Still under the assumption that m; n &= 2, we prove that the partial action of Fm+n is topologically free and that Or m;n satisfies property (SP) (small projections). We also show that Or m;n admits no finite dimensional representations. The techniques developed to treat this system include several new results pertaining to the theory of Fell bundles over discrete groups.

Binary classification of dyslipidemia from the waist-to-hip ratio and body mass index: a comparison of linear, logistic, and CART models.

BACKGROUND: We sought to improve upon previously published statistical modeling strategies for binary classification of dyslipidemia for general population screening purposes based on the waist-to-hip circumference ratio and body mass index anthropometric measurements. METHODS: Study subjects were participants in WHO-MONICA population-based surveys conducted in two Swiss regions. Outcome variables were based on the total serum cholesterol to high density lipoprotein cholesterol ratio. The other potential predictor variables were gender, age, current cigarette smoking, and hypertension. The models investigated were: (i) linear regression; (ii) logistic classification; (iii) regression trees; (iv) classification trees (iii and iv are collectively known as "CART"). Binary classification performance of the region-specific models was externally validated by classifying the subjects from the other region. RESULTS: Waist-to-hip circumference ratio and body mass index remained modest predictors of dyslipidemia. Correct classification rates for all models were 60-80%, with marked gender differences. Gender-specific models provided only small gains in classification. The external validations provided assurance about the stability of the models. CONCLUSIONS: There were no striking differences between either the algebraic (i, ii) vs. non-algebraic (iii, iv), or the regression (i, iii) vs. classification (ii, iv) modeling approaches. Anticipated advantages of the CART vs. simple additive linear and logistic models were less than expected in this particular application with a relatively small set of predictor variables. CART models may be more useful when considering main effects and interactions between larger sets of predictor variables.

Hereditary completeness for systems of exponentials and reproducing kernels

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Photoletter to the editor: Response of linear porokeratosis to photodynamic therapy in an 11-year-old girl.

Porokeratoses are a group of different entities that belong to the skin keratinization disorders. From the histological point of view the main and common characteristic of these disorders is the presence of compact parakeratotic columns known as cornoid lamellae. All varieties should be carefully treated and followed-up because of the risk of developing malignant epithelial tumors. We report the successful response to photodynamic therapy (PDT) in a pediatric patient diagnosed with linear porokeratosis.