Dynamics of glyphosate-induced conformational changes of Mycobacterium tuberculosis 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EC 2.5.1.19) determined by hydrogen-deuterium exchange and electrospray mass spectrometry

The enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase (EPSPS) catalyzes the reaction between shikimate 3-phosphate and phosphoenolpyruvate to form 5-enolpyruvylshikimate 3-phosphate, an intermediate in the shikimate pathway, which leads to the biosynthesis of aromatic amino acids. EPSPS exists in an open conformation in the absence of substrates and/or inhibitors and in a closed conformation when bound to the substrate and/or inhibitor. In the present report, the H/D exchange properties of EPSPS from Mycobacterium tuberculosis (Mt) were investigated for both enzyme conformations using ESI mass spectrometry and circular dichroism (CD). When the conformational changes identified by H/D exchanges were mapped on the 3-D structure, it was observed that the apoenzyme underwent extensive conformational changes due to glyphosate complexation, characterized by an increase in the content of alpha-helices from 40% to 57%, while the beta-sheet content decreased from 30% to 23%. These results indicate that the enzyme underwent a series of rearrangements of its secondary structure that were accompanied by a large decrease in solvent access to many different regions of the protein. This was attributed to the compaction of 71% of alpha-helices and 57% of beta-sheets as a consequence of glyphosate binding to the enzyme. Apparently, MtEPSPS undergoes a series of inhibitor-induced conformational changes, which seem to have caused synergistic effects in preventing solvent access to the core of molecule, especially in the cleft region. This may be part of the mechanism of inhibition of the enzyme, which is required to prevent the hydration of the substrate binding site and also to induce the cleft closure to avoid entrance of the substrates.

Bacterial cellulose/poly(3-hydroxybutyrate) composite membranes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Structural characterization of the cell wall D-glucans isolated from the mycelium of Botryosphaeria rhodina MAMB-05

Three D-glucans were isolated from the mycelium of the fungus Botryosphaeria rhodina MAMB-05 by sequential extraction with hot-water and hot aqueous KOH (2% w/v) followed by ethanol precipitation. Following their purification by gel permeation chrornatography on Sepharose CL-4B, the structural characteristics of the D-glucans were determined by FT-IR and C-13 NMR spectroscopy and, after methylation, by GC-MS. The hot-water extract produced a fraction designated Q(1A) that was a beta-(1 -> 6)-D-glucan with the following structure:[GRAPHICS]The alkaline extract, when subjected to repeated freeze-thawing, yielded two fractions: KIP (insoluble) that comprised a beta-(1 -> 3)-D-glucan with beta-D-glucose branches at C-6 with the structure:[GRAPHICS]and K1SA (soluble) consisting of a backbone chain of alpha-(1 -> 4)-linked D-glucopyranosyl residues substituted at O-6 with alpha-D-glucopyranosyl residues:[GRAPHICS](c) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Desenvolvimento de metodologias para a localização de intruso em ambientes indoor

O presente trabalho propõe metodologias para detectar a presença e localizar um intruso em ambientes indoor, 2-D e 3-D, sendo que neste último, utiliza-se um sistema cooperativo de antenas e, em ambos os casos, o sistema é baseado em radares multiestáticos. Para obter uma alta resolução, o radar opera com pulsos UWB, que possuem amplitude espectral máxima em 1 GHz para ambientes 2-D e, pulsos de banda larga com frequências entre 200 MHz e 500 MHz para ambientes 3-D. A estimativa de localização, para os ambientes bidimensionais, é feita pela técnica de otimização Enxame de Partículas - PSO (Particle Swarm Optimization), pelo método de Newton com eliminação de Gauss e pelo método dos mínimos quadrados com eliminação de Gauss. Para o ambiente tridimensional, foi desenvolvida uma metodologia vetorial que estima uma possível região de localização do intruso. Para a simulação das ondas eletromagnéticas se utiliza o método numérico FDTD (Diferenças Finitas no Domínio do Tempo) associado à técnica de absorção UPML (Uniaxial Perfectly Matched Layer) com o objetivo de truncar o domínio de análise simulando uma propagação ao infinito. Para a análise do ambiente em 2-D foi desenvolvido o ACOR-UWB-2-D e para o ambiente 3-D foi utilizado o software LANE SAGS.

Migração (2,5-D) com amplitudes verdadeiras em meios com gradiente constante de velocidade

A migração com amplitudes verdadeiras de dados de reflexão sísmica, em profundidade ou em tempo, possibilita que seja obtida uma medida dos coeficientes de reflexão dos chamados eventos de reflexão primária. Estes eventos são constituídos, por exemplo, pelas reflexões de ondas longitudinais P-P em refletores de curvaturas arbitrárias e suaves. Um dos métodos mais conhecido é o chamado migração de Kirchhoff, através do qual a imagem sísmica é produzida pela integração do campo de ondas sísmicas, utilizando-se superfícies de difrações, denominadas de Superfícies de Huygens. A fim de se obter uma estimativa dos coeficientes de reflexão durante a migração, isto é a correção do efeito do espalhamento geométrico, utiliza-se uma função peso no operador integral de migração. A obtenção desta função peso é feita pela solução assintótica da integral em pontos estacionários. Tanto no cálculo dos tempos de trânsito como na determinação da função peso, necessita-se do traçamento de raios, o que torna a migração em situações de forte heterogeneidade da propriedade física um processo com alto custo computacional. Neste trabalho é apresentado um algoritmo de migração em profundidade com amplitudes verdadeiras, para o caso em que se tem uma fonte sísmica pontual, sendo o modelo de velocidades em subsuperfície representado por uma função que varia em duas dimensões, e constante na terceira dimensão. Esta situação, conhecida como modelo dois-e-meio dimensional (2,5-D), possui características típicas de muitas situações de interesse na exploração do petróleo, como é o caso da aquisição de dados sísmicos 2-D com receptores ao longo de uma linha sísmica e fonte sísmica 3-D. Em particular, é dada ênfase ao caso em que a velocidade de propagação da onda sísmica varia linearmente com a profundidade. Outro tópico de grande importância abordado nesse trabalho diz respeito ao método de inversão sísmica denominado empilhamento duplo de difrações. Através do quociente de dois empilhamentos com pesos apropriados, pode-se determinar propriedades físicas e parâmetros geométricos relacionados com a trajetória do raio refletido, os quais podem ser utilizados a posteriori no processamento dos dados sísmicos, visando por exemplo, a análise de amplitudes.

Modelagem de eletrorresistividade 2-D a partir do potencial elétrico secundário

Um dos métodos clássicos da geofísica de exploração é o Método de Eletrorresistividade, estabelecido há um século pelos irmãos Schlumberger e desde então amplamente empregado em prospecção mineral, estudos ambientais e hidrogeologia e em pesquisa de fontes geotermais. Conceitualmente o método consiste de injeção de corrente elétrica na subsuperfície e de medida de diferença de potencial elétrico, resultante da interação da corrente com o meio. As localizações dessas fontes e receptores são determinadas pelo arranjo escolhido para o levantamento. Após o processamento, obtém-se pseudo-seções de resistividade aparente que indicam a distribuição de condutividade em subsuperfície. Devido à simplicidade dos fundamentos físicos de sua formulação, o método apresenta fácil implementação computacional quando comparado aos métodos eletromagnéticos de fonte controlada. Na literatura há inúmeros trabalhos de modelagem computacional, onde se calcula a resposta para problemas 2-D e 3-D. Nestes trabalhos, as pseudo-seções são obtidas a partir do cálculo do potencial elétrico total. Neste trabalho, apresentaremos a resposta da modelagem de eletroresistividade 2-D com o arranjo dipolo-dipolo, obtida a partir do potencial elétrico secundário. A solução é calculada através do método de elementos finitos usando malhas não estruturadas. Para efeito de validação, os resultados são comparados com a resposta 2-D obtida a partir dos potencias totais.

Crises de fronteira e estruturas complexas no espaço de parâmetros em um mapeamento dissipativo bidimensional

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Production of β-(1,3)-glucanases by Trichoderma harzianum Rifai: Optimization and Application to Produce Gluco-oligosaccharides from Paramylon and Pustulan

β-(1→3)-Glucanases were produced by Trichoderma harzianum Rifai PAMB-86 cultivated on botryosphaeran in a bench-fermenter and optimised by the response surface method. Maximal enzyme titres occurred at 5 days, initial pH 5.5 and aeration of 1.5vvm. β-(1→3)-The β-glucanolytic enzyme complex produced by T. harzianum Rifai PAMB- 86 was fractionated by gel filtration into 2 fractions (F-I, F-II), and employed to produce gluco-oligosaccharides from algal paramylon ((1→3)-β-D-glucan) and lichen pustulan ((1→6)-β-D-glucan). Both enzymes attacked paramylon to the extent of ~15-20% in 30 min releasing glucose and laminaribiose as major end-products, and laminarioligosaccharides of degree of polymerization (DP) ≥3. Only F-I degraded pustulan resulting in ~2% degradation at 30 min, with glucose, gentiobiose and gentio-oligosaccharides of DP ≥4 as major products. The difference in the nature of the hydrolysis products can be explained by the substrate specificities of each enzyme fraction, and the structural differences of the β-D-glucans attacked.

The 2:1 cycloadducts from [3+2] 1,3-dipolar cycloaddition of nitrile oxide and vinylacetic acid. Synthesis and liquid crystal behaviour

Four liquid crystals (LC) 3,7a-bis(4-alkyloxyphenyl)-7,7a-dihydro-6H-isoxazolo[2,3-d][1,2,4]oxadiazol-6-yl)acetic acid (7a-d) were synthesised and the mesomorphic behaviour reported. The LCs were characterised as 2: 1 bisadducts, which were obtained from a double [3+2] 1,3-dipolar cycloaddition. In the first step, the cycloaddition of 4-alkyloxyphenylnitrile oxide (4a-d) and vinylacetic acid (5) gave the initial unobserved 1:1 cycloadducts 2-[3-(4-alkyloxyphenyl)-4,5-dihydroisoxazol-5-yl]acetic acid (6a-d). In the second step, the addition of a second equivalent of 4 to 6 yielded the 2: 1 bisadducts 7a-d without any traces of 6. All compounds 7a-d were unstable during the transition from the mesophase to the isotropic state upon first heating as evidenced by the large peaks in the differential scanning calorimetry traces. Due to the chemical instability of the compounds upon heating, the transition temperature related to the smectic C to smectic A transitions was acquired by means of an image processing method. X-Ray diffraction experiments were also used to analyse the liquid-crystalline phases. A theoretical calculation was performed using density functional theory (DFT) methods at the PBE1PBE/6-311+G(2d,p) level (with solvent effect) in order to get information about the energetic profile of the 2: 1 cycloaddition. DFT studies revealed that the cycloaddition process is controlled by the HOMO(dipolarophile) - LUMO(1,3-dipole), and that the double [3+2] 1,3-dipolar cycloaddition reaction is quite possible.

Contributo dei sistemi di fusione d'immagine mediante ecografia combinata con TAC e o RMN nella diagnosi del piccolo epatocarcinoma (< 2 cm) in pazienti con epatopatia cronica

L’ecografia è la metodica diagnostica più utilizzata come screening e follow-up nei pazienti epatopatici con o senza lesioni focali e questo grazie alle sue peculiari caratteristiche, che sono date dall’essere real-time, maneggevole, priva di radiazioni ionizzanti e con bassi costi. Tuttavia tale metodica se confrontata con la TC o la RMN, può avere importanti limiti, quali l’impossibilità di visualizzare piccole lesioni localizzate in aree anatomicamente “difficili” o in pazienti obesi, che sono già state identificate con altre tecniche, come la TC o la RMN. Per superare queste limitazioni sono stati introdotti dei sistemi di “fusione d’immagine” che consentono di sincronizzare in tempo reale una metodica real time con bassa risoluzione spaziale come l’ecografia ed una statica ad alta risoluzione come la TC o la RMN. Ciò si ottiene creando attorno al paziente un piccolo campo elettromagnetico costituito da un generatore e da un rilevatore applicato al trasduttore ecografico ed introducendo in un computer abbinato all’ecografo il “volume rendering” dell’addome del paziente ottenuto mediante TC multistrato o RM. Il preciso “ appaiamento spaziale “ delle due metodiche si ottiene individuando in entrambe lo stesso piano assiale di riferimento e almeno 3-4 punti anatomici interni. Tale sistema di fusione d’immagine potrebbe essere molto utile in campo epatologico nella diagnostica non invasiva del piccolo epatocarcinoma, che secondo le ultime linee guida, nei noduli di dimensioni fra 1 e 2 cm, richiede una concordanza nel comportamento contrastografico della lesione in almeno due tecniche d’immagine. Lo scopo del nostro lavoro è stato pertanto quello di valutare, in pazienti epatopatici, il contributo che tale sistema può dare nell’identificazione e caratterizzazione di lesioni inferiori a 20 mm, che erano già state identificate alla TC o alla RMN come noduli sospetti per HCC, ma che non erano stati visualizzati in ecografia convenzionale. L’eventuale re-identificazione con l’ecografia convenzionale dei noduli sospetti per essere HCC, può permettere di evitare, alla luce dei criteri diagnostici non invasivi un’ ulteriore tecnica d’immagine ed eventualmente la biopsia. Pazienti e Metodi: 17 pazienti cirrotici (12 Maschi; 5 Femmine), con età media di 68.9 +/- 6.2 (SD) anni, in cui la TC e la RMN con mezzo di contrasto avevano identificato 20 nuove lesioni focali epatiche, inferiori a 20 mm (13,6 +/- 3,6 mm), sospette per essere epatocarcinomi (HCC), ma non identificate all’ecografia basale (eseguita in cieco rispetto alla TC o alla RMN) sono stati sottoposti ad ecografia senza e con mezzo di contrasto, focalizzata su una zona bersaglio identificata tramite il sistema di fusione d’immagini, che visualizza simultaneamente le immagini della TC e della RMN ricostruite in modalità bidimensionale ( 2D), tridimensionale ( 3 D) e real-time. La diagnosi finale era stata stabilita attraverso la presenza di una concordanza diagnostica, secondo le linee guida internazionali o attraverso un follow-up nei casi di discordanza. Risultati: Una diagnosi non invasiva di HCC è stata raggiunta in 15/20 lesioni, inizialmente sospettate di essere HCC. Il sistema di fusione ha identificato e mostrato un comportamento contrastografico tipico in 12/15 noduli di HCC ( 80%) mentre 3/15 HCC (20%) non sono stati identificati con il sistema di fusione d’immagine. Le rimanenti 5/20 lesioni non sono state visualizzate attraverso i sistemi di fusione d’immagine ed infine giudicate come falsi positivi della TC e della RMN, poiché sono scomparse nei successivi mesi di follow-up e rispettivamente dopo tre, sei, nove, dodici e quindici mesi. Conclusioni: I nostri risultati preliminari mostrano che la combinazione del sistema di fusione dell’immagine associata all’ecografia senza e con mezzo di contrasto (CEUS), migliora il potenziale dell’ecografia nell’identificazione e caratterizzazione dell’HCC su fegato cirrotico, permettendo il raggiungimento di una diagnosi, secondo criteri non invasivi e slatentizzazndo casi di falsi positivi della TC e della RMN.

HCHO, H 2 O 2 und CH 3 OOH in der Troposphäre

In dieser Arbeit wurden im Rahmen der UTOPIHAN- und HOHPEX04-Projekte Peroxid- und Formaldehydmessungen in der Troposphäre durchgeführt und wissenschaftlich interpretiert. Die Messungen während UTOPIHAN fanden dabei an Bord eines für Forschungszwecke umgerüsteten Flugzeuges (Learjet 35A) im Wesentlichen in der freien, insbesondere in der oberen Troposphäre über Europa statt. Die Messungen während HOHPEX04 waren hingegen als Bodenmessungen an der sich abwechselnd in der bodennahen Grenzschicht und in von dieser Schicht entkoppelten Luftmassen liegenden Bergstation Hohenpeißenberg (bayerisches Voralpenland) konzipiert. Um eine quantitative Auswertbarkeit der Messungen sicherzustellen, wurden die verwendeten, auf chemischer Derivatisierung und fluorimetrischer Detektion basierenden Messgeräte AL 2001CA (Peroxide) und AL 4021 (Formaldehyd) (AEROLASER) genau charakterisiert. Dabei wurde speziell die bekannte Ozoninterferenz beider Geräte in einer großen Zahl von Laborexperimenten mit unterschiedlichen Randbedingungen bezüglich Wasserdampf- und Kohlenwasserstoffgehalt der Luft untersucht. Für beide Verbindungen wurden Höhen- sowie Breitenprofile erstellt und mit Ergebnissen eines 3D-Chemie-Transport-Modells (CTM) sowie früherer Studien verglichen. In einem weiteren Kapitel werden Ergebnisse einer quantitativen Studie zum Einfluss hochreichender Konvektion auf das HCHO-Budget in der mittleren und oberen Troposphäre präsentiert. Diese Studie kommt zu dem Schluss, dass der rasche Aufwärtstransport von Vorläufergasen von HCHO und HOx wie Methanol, Aceton und sogar gut löslicher Spurengase wie CH3OOH beziehungsweise H2O2 aus der Grenzschicht einen signifikanten, auf Grund der längeren Lebensdauer von NOx über mehrere Tage andauernden und damit großräumigen Einfluss auf die Budgets von HCHO, HOx und auch O3 in der oberen Troposphäre haben kann. Die Befunde der Studie legen desweiteren nahe, dass fehlerhafte Modellvorhersagen für die NO-Mischungsverhältnisse in der Tropopausenregion, die zum Beispiel mit Mängeln des Modells bezüglich der Höhe der Konvektion und des Stratosphären-Troposphären-Austauschs zu tun haben, hauptverantwortlich sind für gefundene Differenzen zwischen Messdaten und dem verwendeten 3D-Chemie-Transport-Modell. Um die Signifikanz der Aussagen zu erhöhen, wurde eine Sensitivitätsstudie durchgeführt, in der die Konzentration einiger chemischer Verbindungen sowie die Photolyseraten variiert wurden. Eine weitere Studie zum Einfluss verschiedener Parameter auf das CH3OOH/H2O2-Verhältnis kommt zu dem Schluss, dass dieses Verhältnis keinen idealen Indikator für Wolkenprozessierung von Luftmassen darstellt, während eine signifikant positive Abweichung vom H2O2/H2O-Verhältnis in der oberen Troposphäre ein guter Indikator für rasch aufwärts transportierte Luftmassen sein kann. Im Rahmen dieser Studie werden auch Höhen- und Breitenprofile des CH3OOH/H2O2-Verhältnisses diskutiert. In einer letzten Untersuchung zu HCHO-Messungen am Observatorium Hohenpeißenberg im Sommer 2004 werden für die in zwei Windrichtungssektoren eingeteilten Daten Korrelationen anderer Spurengase wie O3, PAN, CO, NOy und Isopren mit HCHO interpretiert. In diesem Zusammenhang wird auch versucht, den beobachteten Tagesgang von HCHO zu erklären.

Implications of regional fault distribution and kinematics for the uplift of rift flanks around the Rwenzori Mountains, Southwestern Uganda

Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Untersuchung der Störungsverteilung und der Störungskinematik im Zusammenhang mit der Hebung der Riftschultern des Rwenzori Gebirges.rnDas Rwenzori Gebirge befindet sich im NNE-SSWbis N-S verlaufenden Albertine Rift, des nördlichsten Segments des westlichen Armes des Ostafrikanischen Grabensystems. Das Albertine Rift besteht aus Becken unterschiedlicher Höhe, die den Lake Albert, Lake Edward, Lake George und Lake Kivu enthalten. Der Rwenzori horst trennt die Becken des Lake Albert und des Lake Edward. Es erstreckt sich 120km in N-S Richtung, sowie 40-50km in E-W Richtung, der h¨ochste Punkt befindet sich 5111 ü. NN. Diese Studie untersucht einen Abschnitt des Rifts zwischen etwa 1°N und 0°30'S Breite sowie 29°30' und 30°30' östlicher Länge ersteckt. Auch die Feldarbeit konzentrierte sich auf dieses Gebiet.rnrnHauptzweck dieser Studie bestand darin, die folgende These auf ihre Richtigkeit zu überprüfen: ’Wenn es im Verlauf der Zeit tatsächlich zu wesentlichen Änderungen in der Störungskinematik kam, dann ist die starke Hebung der Riftflanken im Bereich der Rwenzoris nicht einfach durch Bewegung entlang der Graben-Hauptst¨orungen zu erklären. Vielmehr ist sie ein Resultat des Zusammenspiels mehrerer tektonische Prozesse, die das Spannungsfeld beeinflussen und dadurch Änderungen in der Kinematik hervorrufen.’ Dadurch konzentrierte sich die Studie in erster Linie auf die Störungsanalyse.rnrnDie Kenntnis regionaler Änderungen der Extensionsrichtung ist entscheidend für das Verständnis komplexer Riftsysteme wie dem Ostafrikanischen Graben. Daher bestand der Kern der Untersuchung in der Kartierung von Störungen und der Untersuchung der Störungskinematik. Die Aufnahme strukturgeologischer Daten konzentrierte sich auf die Ugandische Seite des Rifts, und Pal¨aospannungen wurden mit Hilfe von St¨orungsdaten durch Spannungsinversion rekonstruiert.rnDie unterschiedliche Orientierung spr¨oder Strukturen im Gelände, die geometrische Analyse der geologischen Strukturen sowie die Ergebnisse von Mikrostrukturen im Dünnschliff (Kapitel 4) weisen auf verschiedene Spannungsfelder hin, die auf mögliche Änderungen der Extensionsrichtung hinweisen. Die Resultate der Spannungsinversion sprechen für Ab-, Über- und Blattverschiebungen sowie für Schrägüberschiebungen (Kapitel 5). Aus der Orientierung der Abschiebungen gehen zwei verschiedene Extensionsrichtungen hervor: im Wesentlichen NW-SE Extension in fast allen Gebieten, sowie NNE-SSW Extension im östlichen Zentralbereich.rnAus der Analyse von Blattverschiebungen ergaben sich drei unterschiedliche Spannungszustände. Zum Einen NNW-SSE bis N-S Kompression in Verbindung mit ENE-WSW bzw E-W Extension wurde für die nördlichen und die zentralen Ruwenzoris ausgemacht. Ein zweiter Spannungszustand mit WNW-ESE Kompression/NNE-SSW Extension betraf die Zentralen Rwenzoris. Ein dritter Spannungszustand mit NNW-SSE Extension betraf den östlichen Zentralteil der Rwenzoris. Schrägüberschiebungen sind durch dazu schräge Achsen charakterisiert, die für N-S bis NNW-SSE Kompression sprechen und ausschließlich im östlichen Zentralabschnitt auftreten. Überschiebungen, die hauptsächlich in den zentralen und den östlichen Rwenzoris auftreten, sprechen für NE-SW orientierten σ2-Achsen und NW-SE Extension.rnrnEs konnten drei unterschiedliche Spannungseinflüsse identifiziert werden: auf die kollisionsbedingte Bildung eines Überschiebungssystem folgte intra-kratonische Kompression und schließlich extensionskontrollierte Riftbildung. Der Übergang zwischen den beiden letztgenannten Spannungszuständen erfolgte Schrittweise und erzeugte vermutlich lokal begrenzte Transpression und Transtension. Gegenw¨artig wird die Störungskinematik der Region durch ein tensiles Spannungsregime in NW-SE bis N-S Richtung bestimmt.rnrnLokale Spannungsvariationen werden dabei hauptsächlich durch die Interferenzrndes regionalen Spannungsfeldes mit lokalen Hauptst¨orungen verursacht. Weitere Faktoren die zu lokalen Veränderungen des Spannungsfeldes führen können sind unterschiedliche Hebungsgeschwindigkeiten, Blockrotation oder die Interaktion von Riftsegmenten. Um den Einfluß präexistenter Strukturen und anderer Bedingungen auf die Hebung der Rwenzoris zu ermitteln, wurde der Riftprozeß mit Hilfe eines analogen ’Sandbox’-Modells rekonstruiert (Kapitel 6). Da sich die Moho-Diskontinuität im Bereich des Arbeitsgebietes in einer Tiefe von 25 km befindet, aktive Störungen aber nur bis zu einer Tiefe von etwa 20 km beobachtet werden können (Koehn et al. 2008), wurden nur die oberen 25 km im Modell nachbebildet. Untersucht und mit Geländebeobachtungen verglichen wurden sowohl die Reihenfolge, in der Riftsegmente entstehen, als auch die Muster, die sich im Verlauf der Nukleierung und des Wachstums dieser Riftsegmente ausbilden. Das Hauptaugenmerk wurde auf die Entwicklung der beiden Subsegmente gelegt auf denen sich der Lake Albert bzw. der Lake Edward und der Lake George befinden, sowie auf das dazwischenliegende Rwenzori Gebirge. Das Ziel der Untersuchung bestand darin herauszufinden, in welcher Weise das südwärts propagierende Lake Albert-Subsegment mit dem sinistral versetzten nordwärts propagierenden Lake Edward/Lake George-Subsegment interagiert.rnrnVon besonderem Interesse war es, in welcherWeise die Strukturen innerhalb und außerhalb der Rwenzoris durch die Interaktion dieser Riftsegmente beeinflußt wurden. rnrnDrei verschiedene Versuchsreihen mit unterschiedlichen Randbedingungen wurden miteinander verglichen. Abhängig vom vorherrschenden Deformationstyp der Transferzone wurden die Reihen als ’Scherungs-dominiert’, ’Extensions-dominiert’ und als ’Rotations-dominiert’ charakterisiert. Die Beobachtung der 3-dimensionalen strukturellen Entwicklung der Riftsegmente wurde durch die Kombination von Modell-Aufsichten mit Profilschnitten ermöglicht. Von den drei genannten Versuchsreihen entwickelte die ’Rotationsdominierten’ Reihe einen rautenförmiger Block im Tranferbereich der beiden Riftsegmente, der sich um 5−20° im Uhrzeigersinn drehte. DieserWinkel liegt im Bereich des vermuteten Rotationswinkel des Rwenzori-Blocks (5°). Zusammengefasst untersuchen die Sandbox-Versuche den Einfluss präexistenter Strukturen und der Überlappung bzw. Überschneidung zweier interagierender Riftsegmente auf die Entwicklung des Riftsystems. Sie befassen sich darüber hinaus mit der Frage, welchen Einfluss Blockbildung und -rotation auf das lokale Stressfeld haben.

Range of motion in anterior femoroacetabular impingement

The range of motion of normal hips and hips with femoroacetabular impingement relative to some specific anatomic reference landmarks is unknown. We therefore described: (1) the range of motion pattern relative to landmarks; (2) the location of the impingement zones in normal and impinging hips; and (3) the influence of surgical débridement on the range of motion. We used a previously developed and validated noninvasive 3-D CT-based method for kinematic hip analysis to compare the range of motion pattern, the location of impingement, and the effect of virtual surgical reconstruction in 28 hips with anterior femoroacetabular impingement and a control group of 33 normal hips. Hips with femoroacetabular impingement had decreased flexion, internal rotation, and abduction. Internal rotation decreased with increasing flexion and adduction. The calculated impingement zones were localized in the anterosuperior quadrant of the acetabulum and were similar in the two groups and in impingement subgroups. The average improvement of internal rotation was 5.4 degrees for pincer hips, 8.5 degrees for cam hips, and 15.7 degrees for mixed impingement. This method helps the surgeon quantify the severity of impingement and choose the appropriate treatment option; it provides a basis for future image-guided surgical reconstruction in femoroacetabular impingement with less invasive techniques.

Structural response and dynamics of fluid-structure-control interaction in wind turbine blades

Reducing the uncertainties related to blade dynamics by the improvement of the quality of numerical simulations of the fluid structure interaction process is a key for a breakthrough in wind-turbine technology. A fundamental step in that direction is the implementation of aeroelastic models capable of capturing the complex features of innovative prototype blades, so they can be tested at realistic full-scale conditions with a reasonable computational cost. We make use of a code based on a combination of two advanced numerical models implemented in a parallel HPC supercomputer platform: First, a model of the structural response of heterogeneous composite blades, based on a variation of the dimensional reduction technique proposed by Hodges and Yu. This technique has the capacity of reducing the geometrical complexity of the blade section into a stiffness matrix for an equivalent beam. The reduced 1-D strain energy is equivalent to the actual 3-D strain energy in an asymptotic sense, allowing accurate modeling of the blade structure as a 1-D finite-element problem. This substantially reduces the computational effort required to model the structural dynamics at each time step. Second, a novel aerodynamic model based on an advanced implementation of the BEM(Blade ElementMomentum) Theory; where all velocities and forces are re-projected through orthogonal matrices into the instantaneous deformed configuration to fully include the effects of large displacements and rotation of the airfoil sections into the computation of aerodynamic forces. This allows the aerodynamic model to take into account the effects of the complex flexo-torsional deformation that can be captured by the more sophisticated structural model mentioned above. In this thesis we have successfully developed a powerful computational tool for the aeroelastic analysis of wind-turbine blades. Due to the particular features mentioned above in terms of a full representation of the combined modes of deformation of the blade as a complex structural part and their effects on the aerodynamic loads, it constitutes a substantial advancement ahead the state-of-the-art aeroelastic models currently available, like the FAST-Aerodyn suite. In this thesis, we also include the results of several experiments on the NREL-5MW blade, which is widely accepted today as a benchmark blade, together with some modifications intended to explore the capacities of the new code in terms of capturing features on blade-dynamic behavior, which are normally overlooked by the existing aeroelastic models.

Flow disturbances in stent-related coronary evaginations: a computational fluid-dynamic simulation study

Aims: Angiographic ectasias and aneurysms in stented segments have been associated with late stent thrombosis. Using optical coherence tomography (OCT), some stented segments show coronary evaginations reminiscent of ectasias. The purpose of this study was to explore, using computational fluid-dynamic (CFD) simulations, whether OCT-detected coronary evaginations can induce local changes in blood flow. Methods and results: OCT-detected evaginations are defined as outward bulges in the luminal vessel contour between struts, with the depth of the bulge exceeding the actual strut thickness. Evaginations can be characterised cross ectionally by depth and along the stented segment by total length. Assuming an ellipsoid shape, we modelled 3-D evaginations with different sizes by varying the depth from 0.2-1.0 mm, and the length from 1-9 mm. For the flow simulation we used average flow velocity data from non-diseased coronary arteries. The change in flow with varying evagination sizes was assessed using a particle tracing test where the particle transit time within the segment with evagination was compared with that of a control vessel. The presence of the evagination caused a delayed particle transit time which increased with the evagination size. The change in flow consisted locally of recirculation within the evagination, as well as flow deceleration due to a larger lumen - seen as a deflection of flow towards the evagination. Conclusions: CFD simulation of 3-D evaginations and blood flow suggests that evaginations affect flow locally, with a flow disturbance that increases with increasing evagination size.