Surface assembly of poly(I:C) on PEGylated microspheres to shield from adverse interactions with fibroblasts.

By expressing an array of pattern recognition receptors (PRRs), fibroblasts play an important role in stimulating and modulating the response of the innate immune system. The TLR3 ligand polyriboinosinic acid-polyribocytidylic acid, poly(I:C), a mimic of viral dsRNA, is a vaccine adjuvant candidate to activate professional antigen presenting cells (APCs). However, owing to its ligation with extracellular TLR3 on fibroblasts, subcutaneously administered poly(I:C) bears danger towards autoimmunity. It is thus in the interest of its clinical safety to deliver poly(I:C) in such a way that its activation of professional APCs is as efficacious as possible, whereas its interference with non-immune cells such as fibroblasts is controlled or even avoided. Complementary to our previous work with monocyte-derived dendritic cells (MoDCs), here we sought to control the delivery of poly(I:C) surface-assembled on microspheres to human foreskin fibroblasts (HFFs). Negatively charged polystyrene (PS) microspheres were equipped with a poly(ethylene glycol) (PEG) corona through electrostatically driven coatings with a series of polycationic poly(L-lysine)-graft-poly(ethylene glycol) copolymers, PLL-g-PEG, of varying grafting ratios g from 2.2 up to 22.7. Stable surface assembly of poly(I:C) was achieved by incubation of polymer-coated microspheres with aqueous poly(I:C) solutions. Notably, recognition of both surface-assembled and free poly(I:C) by extracellular TLR3 on HFFs halted their phagocytic activity. Ligation of surface-assembled poly(I:C) with extracellular TLR3 on HFFs could be controlled by tuning the grafting ratio g and thus the chain density of the PEG corona. When assembled on PLL-5.7-PEG-coated microspheres, poly(I:C) was blocked from triggering class I MHC molecule expression on HFFs. Secretion of interleukin (IL)-6 by HFFs after exposure to surface-assembled poly(I:C) was distinctly lower as compared to free poly(I:C). Overall, surface assembly of poly(I:C) may have potential to contribute to the clinical safety of this vaccine adjuvant candidate.

Optimization of energy consumption in wastewater pumping

Pumppauksessa arvioidaan olevan niin teknisesti kuin taloudellisestikin huomattavia mahdollisuuksia säästää energiaa. Maailmanlaajuisesti pumppaus kuluttaa lähes 22 % sähkö-moottorien energiantarpeesta. Tietyillä teollisuudenaloilla jopa yli 50 % moottorien käyttämästä sähköenergiasta voi kulua pumppaukseen. Jäteveden pumppauksessa pumppujen toiminta perustuu tyypillisesti on-off käyntiin, jolloin pumpun ollessa päällä se käy täydellä teholla. Monissa tapauksissa pumput ovat myös ylimitoitettuja. Yhdessä nämä seikat johtavat kasvaneeseen energian kulutukseen. Työn teoriaosassa esitellään perusteet jätevesihuollosta ja jäteveden käsittelystä sekä pumppaussysteemin pääkomponentit: pumppu, putkisto, moottori ja taajuusmuuttaja. Työn empiirisessä osassa esitellään työn aikana kehitetty laskuri, jonka avulla voidaan arvioida energiansäästöpotentiaalia jäteveden pumppaussysteemeissä. Laskurilla on mandollista laskea energiansäästöpotentiaali käytettäessä pumpun tuoton ohjaustapana pyörimisnopeuden säätöä taajuusmuuttajalla on-off säädön sijasta. Laskuri ilmoittaa optimaalisimmanpumpun pyörimisnopeuden sekä ominaisenergiankulutuksen. Perustuen laskuriin, kolme kunnallista jätevedenpumppaamoa tutkittiin. Myös laboratorio-testitsuoritettiin laskurin simuloimiseksi sekä energiansäästöpotentiaalin arvioimiseksi. Tutkimukset osoittavat, että jätevedenpumppauksessa on huomattavia mandollisuuksia säästää energiaa pumpun pyörimisnopeutta pienentämällä. Geodeettisen nostokorkeuden ollessa pieni, voidaan energiaa säästää jopa 50 % ja pitkällä aikavälillä säästö voi olla merkittävä. Tulokset vahvistavat myös tarpeen jätevedenpumppaussysteemien toiminnan optimoimiseksi.