Molecular identification and anti-pathogenic activities of putative probiotic bacteria isolated from faeces of healthy elderly individuals

One hundred and nine lactic acid bacterial strains (56 bifidobacteria-like and 53 lactobacilli-like) were isolated from faecal samples donated by healthy elderly individuals (>65 years old). Isolates were identified to species level by phenotypic analysis (by API) and by 16S rDNA sequencing. Eleven species of Lactobacillus and six species of Bifidobacterium were identified. The most frequently isolated lactobacillus was L. fermentum and the most frequently isolated bifidobacterium was closely related to B. infantis by 16S rDNA sequence alignment. The isolates were characterized for their antimicrobial activity against Clostridium difficile, enteropathogenic Escherichia coli (EPEC), verocytotoxigenic E. coli (VTEC) and Campylobacter jejuni. The lactobacilli displayed variations in their antimicrobial activity with few strains showing inhibitory activity against all pathogens. The bifidobacteria displayed higher levels of inhibitory activity against C. jejuni and Cl. difficile than against the E. coli strains. Keywords: Lactobacillus, Bifidobacterium, elderly, gastrointestinal microbiota, inhibition, Clostridium difficile, enteropathogenic Escherichia coli (EPEC), verocytotoxigenic E. coli (VTEC), Campylobacter jejuni.

Isolation of Corynebacterium falsenii and description of Corynebacterium aquilae sp. nov., from eagles

Biochemical, molecular chemical and molecular genetic studies were performed on seven unidentified Gram-positive, rod-shaped organisms recovered from eagles. The strains were provisionally identified as Corynebacterium jeikeium with the commercial API Coryne system, but they were able to grow under anaerobic conditions and were non-lipophilic. Comparative 16S rRNA gene sequencing studies demonstrated that the isolates belonged phylogenetically to the genus Corynebacterium. Three strains were identified genotypically as Corynebacterium falsenii; the remaining four strains corresponded to a hitherto unknown lineage within the genus Corynebacterium, associated with a small subcluster of species that included Corynebacterium diphtheriae and its close relatives. The unknown bacterial strains were readily distinguished from these and other species of the genus by biochemical tests. Based on both phenotypic and phylogenetic evidence, it is proposed that the unknown bacterial strains from eagles should be classified as Corynebacterium aquilae sp. nov. (type strain is S-613(T)=CECT 5993(T)=CCUG 46511(T)).

Vibrio parahaemolyticus associated with mass mortality of postlarval abalone, Haliotis diversicolor supertexta (L.), in Sanya, China

Outbreaks of mass mortality in postlarval abalone, Haliotis diversicolor supertexta (L.), have swept across south China since 2002 and in turn have resulted in many abalone farms closing. Twenty-five representative bacterial isolates were isolated from a sample of five diseased postlarval abalone, taken 15 d postfertilization during an outbreak of postlarval disease in Sanya, Hainan Province, China in October 2004. A dominant isolate, referred to as Strain 6, was found to be highly virulent to postlarvae in an experimental challenge test, with a 50% lethal dose (LD50) value of 3.2 x 10(4) colony forming units (CFU)/mL, while six of the other isolates were weakly virulent with LD50 values ranging from 1 x 10(6) to 1 x 10(7) CFU/mL, and the remaining 18 isolates were classified as avirulent with LD50 values greater than 1 x 10(8) CFU/mL. Using both an API 20E kit and 16S recombinant DNA sequence analysis, Strain 6 was shown to be Vibrio parahaemolyticus. It was sensitive to 4 and intermediately sensitive to 5 of the 16 antibiotics used when screening the antibiotic sensitivities of the bacterium. Extracellular products (ECPs) prepared from the bacterium were lethal to postlarvae when used in a toxicity test at a concentration of 3.77 mg protein/mL, and complete liquefaction of postlarvae tissues occurred within 24 h postexposure. Results from this study implicate V. parahaemolyticus as the pathogen involved in the disease outbreaks in postlarval abalone in Sanya and show that the ECPs may be involved in the pathogenesis of the disease.

MPJ express: Towards thread safe Java HPC

MPJ Express is a thread-safe Java messaging library that provides a full implementation of the mpiJava 1.2 API specification. This specification defines a MPI-like bindings for the Java language. We have implemented two communication devices as part of our library, the first, called niodev is based on the Java New I/O package and the second, called mxdev is based on the Myrinet eXpress library MPJ Express comes with an experimental runtitne, which allows portable bootstrapping of Java Virtual Machines across a cluster or network of computers. In this paper we describe the implementation of MPJ Express. Also, we present a performance comparison against various other C and Java messaging systems. A beta version of MPJ Express was released in September 2005.

Production of pH-responsive microparticles by spray drying: investigation of experimental parameter effects on morphological and release properties

During spray drying, emphasis is placed on process optimisation to generate favourable particle morphological and flow properties. The effect of the initial feed solution composition on the drug release from the prepared microparticles is rarely considered. We investigated the effects of solvent composition, feed solution concentration and drug-loading on sodium salicylate, hydrocortisone and triamcinolone release from spray dried Eudragit L100 microparticles. Eudragit L100 is a pH-responsive polymer whose dissolution threshold is pH 6 so dissolution testing of the prepared microparticles at pH 5 and 1.2 illustrated non-polymer controlled burst release. Increasing the water content of the initial ethanolic feed solution significantly reduced hydrocortisone burst release at pH 5, as did reducing the feed solution concentration. These findings caution that changes in feed solution concentration or solvent composition not only affect particles’ morphological characteristics but can also negatively alter their drug release properties. This work also illustrate that drug-free microparticles can have different morphological properties to drug-loaded microparticles. Therefore, process optimisation needs to be carried out using drug-loaded systems. Depending on the physicochemical properties of the encapsulated API, drug-loading can affect the polymer solubility in the initial feed solution with consequent impact on microparticles morphological and release properties.

Evaluation of drug physical form during granulation, tabletting and storage

An active pharmaceutical ingredient (API) was found to dissociate from the highly crystalline hydrochloride form to the amorphous free base form, with consequent alterations to tablet properties. Here, a wet granulation manufacturing process has been investigated using in situ Fourier transform (FT)-Raman spectroscopic analyses of granules and tablets prepared with different granulating fluids and under different manufacturing conditions. Dosage form stability under a range of storage stresses was also investigated. Despite the spectral similarities between the two drug forms, low levels of API dissociation could be quantified in the tablets; the technique allowed discrimination of around 4% of the API content as the amorphous free base (i.e. less than 1% of the tablet compression weight). API dissociation was shown to be promoted by extended exposure to moisture. Aqueous granulating fluids and manufacturing delays between granulation and drying stages and storage of the tablets in open conditions at 40◦C/75% relative humidity (RH) led to dissociation. In contrast, non-aqueous granulating fluids, with no delay in processing and storage of the tablets in either sealed containers or at lower temperature/humidity prevented detectable dissociation. It is concluded that appropriate manufacturing process and storage conditions for the finished product involved minimising exposure to moisture of the API. Analysis of the drug using FT-Raman spectroscopy allowed rapid optimisation of the process whilst offering quantitative molecular information concerning the dissociation of the drug salt to the amorphous free base form.

A nipple shield delivery system for oral drug delivery to breastfeeding infants : Microbicide delivery to inactivate HIV

A new drug delivery method for infants is presented which incorporates an active pharmaceutical ingredient (API)-loaded insert into a nipple shield delivery system (NSDS). The API is released directly into milk during breastfeeding. This study investigates the feasibility of using the NSDS to deliver the microbicide sodium dodecyl sulfate (SDS), with the goal of preventing mother-to-child transmission (MTCT) of HIV during breastfeeding in low-resource settings, when there is no safer alternative for the infant but to breastfeed. SDS has been previously shown to effectively inactivate HIV in human milk. An apparatus was developed to simulate milk flow through and drug release from a NSDS. Using this apparatus milk was pulsed through a prototype device containing a non-woven fiber insert impregnated with SDS and the microbicide was rapidly released. The total SDS release from inserts ranged from 70 to 100% of the average 0.07 g load within 50 ml (the volume of a typical breastfeed). Human milk spiked with H9/HIVIIIB cells was also passed through the same set-up. Greater than 99% reduction of cell-associated HIV infectivity was achieved in the first 10 ml of milk. This proof of concept study demonstrates efficient drug delivery to breastfeeding infants is achievable using the NSDS.

Towards a Protocol for the Attachment of Semantic Descriptions to Grid Services

Service discovery in large scale, open distributed systems is difficult because of the need to filter out services suitable to the task at hand from a potentially huge pool of possibilities. Semantic descriptions have been advocated as the key to expressive service discovery, but the most commonly used service descriptions and registry protocols do not support such descriptions in a general manner. In this paper, we present a protocol, its implementation and an API for registering semantic service descriptions and other task/user-specific metadata, and for discovering services according to these. Our approach is based on a mechanism for attaching structured and unstructured metadata, which we show to be applicable to multiple registry technologies. The result is an extremely flexible service registry that can be the basis of a sophisticated semantically-enhanced service discovery engine, an essential component of a Semantic Grid.

Towards a Protocol for the Attachment of Metadata to Service Descriptions and its Use in Semantic Discovery

Service discovery in large scale, open distributed systems is difficult because of the need to filter out services suitable to the task at hand from a potentially huge pool of possibilities. Semantic descriptions have been advocated as the key to expressive service discovery, but the most commonly used service descriptions and registry protocols do not support such descriptions in a general manner. In this paper, we present a protocol, its implementation and an API for registering semantic service descriptions and other task/user-specific metadata, and for discovering services according to these. Our approach is based on a mechanism for attaching structured and unstructured metadata, which we show to be applicable to multiple registry technologies. The result is an extremely flexible service registry that can be the basis of a sophisticated semantically-enhanced service discovery engine, an essential component of a Semantic Grid.

Software Tools For Large Scale Interactive Hydrodynamic Modeling

Running hydrodynamic models interactively allows both visual exploration and change of model state during simulation. One of the main characteristics of an interactive model is that it should provide immediate feedback to the user, for example respond to changes in model state or view settings. For this reason, such features are usually only available for models with a relatively small number of computational cells, which are used mainly for demonstration and educational purposes. It would be useful if interactive modeling would also work for models typically used in consultancy projects involving large scale simulations. This results in a number of technical challenges related to the combination of the model itself and the visualisation tools (scalability, implementation of an appropriate API for control and access to the internal state). While model parallelisation is increasingly addressed by the environmental modeling community, little effort has been spent on developing a high-performance interactive environment. What can we learn from other high-end visualisation domains such as 3D animation, gaming, virtual globes (Autodesk 3ds Max, Second Life, Google Earth) that also focus on efficient interaction with 3D environments? In these domains high efficiency is usually achieved by the use of computer graphics algorithms such as surface simplification depending on current view, distance to objects, and efficient caching of the aggregated representation of object meshes. We investigate how these algorithms can be re-used in the context of interactive hydrodynamic modeling without significant changes to the model code and allowing model operation on both multi-core CPU personal computers and high-performance computer clusters.

Blade : um editor de esquemáticos hierárquico voltado à colaboração

Este trabalho apresenta a proposta de um editor de diagramas hierárquico e colaborativo. Este editor tem por objetivo permitir a especificação colaborativa de circuitos através de representações gráficas. O Blade (Block And Diagram Editor), como foi chamado, permite especificações em nível lógico, usando esquemas lógicos simples, bem como esquemas hierárquicos. Ao final da montagem do circuito, a ferramenta gera uma descrição textual do sistema num formato netlist padrão. A fim de permitir especificações em diferentes níveis de abstração, o editor deve ser estendido a outras formas de diagramas, portanto seu modelo de dados deve ter flexibilidade a fim de facilitar futuras extensões. O Blade foi implementado em Java para ser inserido no Cave, um ambiente distribuído de apoio ao projeto de circuitos integrados, através do qual a ferramenta pode ser invocada e acessada remotamente. O Cave disponibiliza um serviço de colaboração que foi incorporado na ferramenta e através do qual o editor suporta o trabalho cooperativo, permitindo que os projetistas compartilhem dados de projeto, troquem mensagens de texto e, de forma colaborativa, construam uma representação gráfica do sistema. Objetivando fundamentar a proposta da nova ferramenta, é apresentado um estudo sobre ferramentas gráficas para especificação de sistemas, mais especificamente sobre editores de esquemáticos. A partir dessa revisão, do estudo do ambiente Cave e da metodologia de colaboração a ser suportada, fez-se a especificação do editor, a partir da qual implementou-se o protótipo do Blade. Além do editor, este trabalho contribuiu para a construção de uma API, um conjunto de classes Java que será disponibilizado no Cave e poderá ser utilizado no desenvolvimento de novas ferramentas. Foram realizados estudos sobre técnicas de projeto orientado a objeto, incluindo arquiteturas de software reutilizáveis e padrões de projeto de software, que foram utilizados na modelagem e na implementação da ferramenta, a fim de garantir a flexibilidade do editor e a reusabilidade de suas classes. Este trabalho também contribui com um estudo de modelagem de primitivas de projeto de sistemas. No modelo orientado a objetos utilizado no editor, podem ser encontradas construções muito utilizadas em diferentes ferramentas de projeto de sistemas, tais como hierarquia de projeto e instanciação de componentes e que, portanto, podem ser reutilizadas para a modelagem de novas ferramentas.

Recuperação com base em Checkpointing : uma abordagem orientada a objetos

Independentemente do modelo de programação adotado, no projeto e implementação de aplicações de alta disponibilidade, faz-se necessário usar procedimentos de tolerância a falhas. Dentre as atividades que trazem consigo interesse de pesquisa na área de Tolerância a Falhas, estão os mecanismos de recuperação em um sistema computacional. Do ponto de vista prático, estes mecanismos buscam manter próximo do mínimo o tempo total de execução de aplicações computacionais de longa duração, ao mesmo tempo em que as preparam para não sofrerem perdas significativas de desempenho, em caso de falhas. Paralelamente à evolução dos sistemas computacionais, foi possível observar também a evolução das linguagens de programação, principalmente as que utilizam o paradigma orientado a objetos. O advento da área de tolerância a falhas na orientação a objetos resultou em novos problemas na atividade de recuperação quanto aos mecanismos de salvamento de estados e retomada da execução, principalmente no que se refere às dificuldades de gerenciamento e controle sobre a alocação de objetos. Entretanto, observa-se que a complexidade de implementação dos mecanismos de recuperação, por parte dos programadores, exige deles conhecimentos mais especializados para o salvamento dos estados da aplicação e para a retomada da execução. Portanto, a simplificação do trabalho do programador, através do uso de uma biblioteca de checkpointing que implemente os mecanismos de salvamento de estados e recuperação é o ponto focal deste trabalho. Diante do contexto exposto, nesta dissertação, são definidas e implementadas as classes de uma biblioteca que provê mecanismos de checkpointing e recuperação. Esta biblioteca, denominada de Libcjp, visa aprimorar o processo de recuperação de aplicações orientadas a objetos escritas na linguagem de programação Java. Esta linguagem foi escolhida para implementação devido à presença dos recursos de persistência e serialização. Para a concepção do trabalho, são considerados ambos os cenários no paradigma orientado a objetos: objetos centralizados e distribuídos. São utilizados os recursos da API de serialização Java e a tecnologia Java RMI para objetos distribuídos. Conclui-se o trabalho com a ilustração de casos de uso através de diversos exemplos desenvolvidos a partir de seus algoritmos originais inicialmente, e incrementados posteriormente com os mecanismos de checkpointing e recuperação. Os componentes desenvolvidos foram testados quanto ao cumprimento dos seus requisitos funcionais. Adicionalmente, foi realizada uma análise preliminar sobre a influência das ações de checkpointing nas características de desempenho das aplicações.

Desenvolvimento de sistemas tempo-real usando orientação a objetos : estudo sobre o mapeamento de especificações para linguagens de programação

Este trabalho realiza um estudo sobre a criação de sistemas tempo-real usando orientação a objetos, com enfoque no mapeamento de especificações para linguagens de programação. O paradigma de orientação a objetos tem sido usado nas diferentes fases relacionadas com o desenvolvimento de sistemas tempo-real, variando desde a modelagem até o ambiente de programação e execução, mas atualmente estas iniciativas ainda focam etapas isoladas do ciclo de desenvolvimento. O objetivo deste trabalho é o de preencher esta lacuna, propondo um mapeamento entre uma metodologia ou ferramenta de análise e projeto de sistemas tempo-real orientados a objetos e uma linguagem ou ambiente de desenvolvimento baseado no paradigma de orientação a objetos que possua suporte para atender às restrições temporais especificadas. O mapeamento proposto foi desenvolvido utilizando estudos de caso clássicos em aplicações tempo-real que foram baseados em dois recentes padrões. O primeiro é o emergente padrão Real-Time UML, que visa realizar a especificação de requisitos temporais utilizando diagramas UML com extensões que os representem. O outro padrão é o Real-Time Specification for Java, que consiste de uma interface de programação (API) para desenvolvimento de aplicações tempo-real com a linguagem Java. O relacionamento entre stereotypes e tags usados para representar restrições temporais em diagramas UML e o código Java correspondente é explicado e um sumário da estratégia de mapeamento é discutido.

Um método para abordar todo o ciclo de desenvolvimento de aplicações tempo real

Neste trabalho apresenta-se um método de desenvolvimento integrado baseado no paradigma de orientação a objetos, que visa abordar todo o ciclo de desenvolvimento de uma aplicação tempo real. Na fase de especificação o método proposto baseia-se no uso de restrições temporais padronizadas pelo perfil da UML-TR, sendo que uma alternativa de mapeamento destas restrições para o nível de programação é apresentada. Este mapeamento serve para guiar a fase de projeto, onde utilizou-se como alvo a interface de programação orientada a objetos denominada TAFT-API, a qual foi projetada para atuar junto ao ambiente de execução desenvolvido no âmbito desta tese. Esta API é baseada na especificação padronizada para o Java-TR. Este trabalho também discute o ambiente de execução para aplicações tempo real desenvolvido. Este ambiente faz uso da política de escalonamento tolerante a falhas denominada TAFT (Time-Aware Fault- Tolerant). O presente trabalho apresenta uma estratégia eficiente para a implementação dos conceitos presentes no escalonador TAFT, que garante o atendimento a todos os deadlines mesmo em situações de sobrecarga transiente. A estratégia elaborada combina algoritmos baseados no Earliest Deadline, sendo que um escalonador de dois níveis é utilizado para suportar o escalonamento combinado das entidades envolvidas. Adicionalmente, também se apresenta uma alternativa de validação dos requisitos temporais especificados. Esta alternativa sugere o uso de uma ferramenta que permite uma análise qualitativa dos dados a partir de informações obtidas através de monitoração da aplicação. Um estudo de caso baseado em uma aplicação real é usado para demonstrar o uso da metodologia proposta.