Chondrogenic potential of injectable κ-carrageenan hydrogel with encapsulated adipose stem cells for cartilage tissue-engineering applications

Due to the limited self-repair capacity of cartilage, regenerative medicine therapies for the treatment of cartilage defects must use a significant amount of cells, preferably applied using a hydrogel system that can promise their delivery and functionality at the specific site. This paper discusses the potential use of k-carrageenan hydrogels for the delivery of stem cells obt ained from adipose tissue in the treatment of cartilage tissue defects. The developed hydrogels were produced by an ionotropic gelation met hod and human adipose stem cells (hASCs) were encapsulated in 1.5% w/v k-carrageenan solution at a cell density of 5  10 6 cells/ml. The results from the analysis of the cell-encapsulating hydrogels, cultured for up to 21 days, indicated that k-carrageenan hydrogels support the viability, proliferation and chondrogenic differentiation of hASCs. Additionally, the mec hanical analysis demonstrated an increase in stiffness and viscoelastic properties of k-carrageenan gels with their encapsulated cells with increasing time in culture with chondrogenic medium. These results allowed the conclusion that k-carrageenan exhibits properties t hat enable the in vitro functionality of encapsulated hASCs and thus may provide the basis for new successful approaches for the treatment of cartilage defects.

Filamentous fungi occurrence in free water and biofilms from drinking water storage tanks

In some regions of Brazil, especially where the water is scarce, drinking water is stored in water storage tanks. This practice gives the consumer the guarantee of available water. The water storage conditions such as the exposure to hot weather when the tanks are on rooftops allow the development of microorganisms and microbial biofilms which can deteriorate the water quality and increase the risk to human health [1,2]. This study describes the filamentous fungi (FF) detected in free water and biofilms in drinking water storage tanks in Recife - Pernambuco, Brazil. Five sampling times in triplicate were performed at two distinct points. Colony-forming units (CFU) of FF fungi were determined with 0.45 μm filtration membranes using peptone glucose rose Bengal agar (PGRBA). From the 30 samples analysed a total of 1136 CFU were obtained. The water biofilms were collected from samplers consisting of polyethylene coupons, previously installed in the reservoirs. These coupons were transferred to PGRBA plates and incubated using with the same conditions described for free FF. For the in situ detection of FF in biofilms the Calcofluor White staining technique was used. This procedure demonstrated FF forming biofilms on the surfaces of the coupons. Brazilian legislation does not define limits for FF in drinking water. However considering the potential risk of fungal contamination, the data obtained in this study will contribute to developing future quantitative and qualitative parameters for the presence of fungi in drinking water distribution systems in Brazil.

Mesenchymal stem cells secretome as a modulator of the neurogenic niche: Basic insights and therapeutic opportunities

Neural stem cells (NSCs) and mesenchymal stem cells (MSCs) share few characteristics apart from self-renewal and multipotency. In fact, the neurogenic and osteogenic stem cell niches derive from two distinct embryonary structures; while the later originates from the mesoderm, as all the connective tissues do, the first derives from the ectoderm. Therefore, it is highly unlikely that stem cells isolated from one niche could form terminally differentiated cells from the other. Additionally, these two niches are associated to tissues/systems (e.g., bone and central nervous system) that have markedly different needs and display diverse functions within the human body. Nevertheless they do share common features. For instance, the differentiation of both NSCs and MSCs is intimately associated with the bone morphogenetic protein family. Moreover, both NSCs and MSCs secrete a panel of common growth factors, such as nerve growth factor (NGF), glial derived neurotrophic factor (GDNF), and brain derived neurotrophic factor (BDNF), among others. But it is not the features they share but the interaction between them that seem most important, and worth exploring; namely, it has already been shown that there are mutually beneficially effects when these cell types are co-cultured in vitro. In fact the use of MSCs, and their secretome, become a strong candidate to be used as a therapeutic tool for CNS applications, namely by triggering the endogenous proliferation and differentiation of neural progenitors, among other mechanisms. Quite interestingly it was recently revealed that MSCs could be found in the human brain, in the vicinity of capillaries. In the present review we highlight how MSCs and NSCs in the neurogenic niches interact. Furthermore, we propose directions on this field and explore the future therapeutic possibilities that may arise from the combination/interaction of MSCs and NSCs.

Vascular disease modeling using induced pluripotent stem cells: Focus in Hutchinson-Gilford Progeria Syndrome

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Terapéutica farmacológica y de pequeñas moléculas en patologías de atesoramiento lisosomal: focalización en las Lipofuscinosis Ceroideas Neuronales. Farmaceutical and small molecules therapy in lysosomal storage diseases: focus on the Neuronal Ceroid Lipofuscinoses.

Introducción: Las Lipofuscinosis Ceroideas Neuronales (LCNs) son un grupo de patologías neurodegenerativas hereditarias de atesoramiento lisosomal (PALs) caracterizadas por el almacenamiento en los lisosomas de materiales complejos pobremente reconocidos. Su curso es muy severo con desenlace fatal, habiendo sido definidos diversos tipos sobre la base del estudio de los fenotipos clínicos, enzimáticos, morfológicos y las mutaciones. Su incidencia es de 1:12.500 nacimientos vivos a nivel mundial. Las intervenciones farmacológicas con moléculas pequeñas han sido exitosas para algunas PALs; sin embargo, debido a que para cada una de las moléculas ha sido asumido un mecanismo de acción, la efectividad puede estar limitada a uno o a pocos desórdenes y no beneficiar a otros. Se han comprobado efectos diversos de una serie de moléculas tales como Miglustat, Chaperonas moleculares diseñadas, Clenbuterol, N-acetilcisteina (Mucomyst), Cisteamina, Gentamicina y PTC124. Los tratamientos farmacológicos/ con moléculas pequeñas podrían resultar exitosos para las LCNs, mereciendo consideración desarrollar terapias para estos desórdenesObjetivo generalo Investigar en un tipo de patologías del sistema nervioso central, las Lipofuscinosis Ceroideas Neuronales, el enfoque terapéutico-farmacológico con pequeñas moléculas aplicado a otras patologías hereditarias.Objetivos específicoso Desarrollar un prototipo de cultivo de fibroblastos de pacientes a nivel hospitalario en Córdoba y mantener cultivos de fibroblastos de pacientes afectados de una LCN de genotipo CLN2, con mutaciones conocidas. o Enriquecer los cultivos con fármacos/ moléculas pequeñas probadas en otras PALs.o Averiguar si se produce incremento de actividad enzimática de la Tripeptidil Peptidasa-I (TPP-I) lisosomal.Materiales y Métodos: cultivo de fibroblastos de pacientes con el agregado de fármacos/pequeñas moléculas. Los donantes serán diagnosticados en CEMECO a través de una estrategia sistematizada para el reconocimiento de las LCNs y se identificarán las mutaciones en el gen CLN2 causales de enfermedad. Se averiguará la actividad enzimática de TPP-I y se marcará la enzima con anticuerpos específicos en corridas electroforéticas por western blot. Resultados esperados: incrementos en la actividad enzimática de TPP-I en los cultivos celulares con agregado de fármacos/ pequeñas moléculas con respecto a los controles. Importancia del proyecto: se trata de una investigación traduccional (traslational research) en la cual la clínica y los servicios a pacientes se vinculan con la investigación científica, desde una perspectiva de integración. Se desarrolla en un Hospital Público, el Hospital de Niños de la Provincia de Córdoba, asiento del Centro de Estudio de las Metabolopatías Congénitas-CEMECO. Se beneficiarán los pacientes, dado que impactará sobre la calidad de los servicios hospitalarios al suministrar diagnósticos bajo los estándares internacionales, en estrecha vinculación con centros referenciales del exterior. Se obtendrán para los genes de las LCNs los datos del espectro de mutaciones y polimorfismos presentes en la región y se aportarán datos sobre posibilidades de las terapias farmacológicas en relación a cada una de las mutaciones.

Síntesis y Caracterización de Materiales Nanoestructurados para el Almacenamiento de Hidrógeno. Hidrogen storage: Synthesis and characterization of nanostructured materials.

El hidrógeno tiene, actualmente, una atención considerable por su posible uso como combustible limpio y otros usos industriales y se ha demostrado que es posible hacer funcionar motores de combustión interna, por lo tanto es una alternativa viable respecto de fuentes de energía no renovables como el petróleo y tal vez sea en el futuro la tecnología más prometedora para reducir la contaminación, conservando el suministro de combustibles fósiles. Uno de los principales problemas para la utilización del hidrógeno como combustible es el del almacenamiento para que pueda ser seguro y transportable con todos los riesgos que esto supone. En este sentido el estudio de la adsorción de polímeros conductores (tal como polianilina, PANI o polipirrol PPy) y su posterior polimerización sobre hospedajes como aluminosilicatos meso y microporosos y carbones mesoporosos, es de suma importancia por sus propiedades para el almacenamiento de H2. El objetivo general de este proyecto es Investigar el almacenamiento de hidrógeno en nuevos composites nano/microestructurados. La síntesis de materiales micro/mesoporosos (MFI, MEL, BEA, L, MS41, SBA-15, SBA-1, SBA-3, SBA-16, CMK-3) para usos como hospedaje se realizan por sol-gel o síntesis hidrotérmica y se modificarán con TiO2, CeO2, ZrO2 y eventualmente con Ir, Ni, Zr. Muestras de estos hospedajes serán expuestos a vapores del monómero puro (anilina o pirrol). Luego se polimerizarán por polimerización oxidativa. Los nanocomposites sintetizados se caracterizarán por XRD, FTIR, DSC, TGA, SEM, TEM, EXFAS, XANES, UV-Vis. La adsorción de hidrógeno sobre los composites se llevará a cabo en un Reactor Parr, desde presiones atmosféricas y a altas presiones y varias temperaturas de adsorción . Los estudios de desorción de hidrogeno se llevarán a cabo en un equipo Chemisorb Micrometrics y se realizarán estudios termogravimétricos y de capacidad de retención de Hidrogeno por el nanocomposite. La importancia del estudio de este proceso tiene importantes implicancias económicas y sociales que serán preponderantes en el futuro debido a las cada vez más exigentes regulaciones ambientales. Además se contribuirá al avance del conocimiento científico, ya que es posible diseñar nuevos materiales, los que además permitirán generar reservorios de H2 con alta eficiencia. Por lo consiguiente: - Se desarrollarán nuevos materiales nanoestructurados, micro y mesoporosos y nanoclusters de especies activas en los hospedajes como así también la inclusión de polímeros (PANI, PPy) dentro de los canales de estos materiales. - Se caracterizarán estos materiales por métodos espectroscópicos (fisicoquímica de superficie). - Se estudiará la adsorción /absorcion de H2 en los nuevos materiales desarrollados. -Se aplicarán métodos de diseño de experimento (RDS), para optimizar el proceso de almacenamiento de H2, nivel de interacción de variables sinérgicas o colinérgicas.

Mejoramiento del comportamiento térmico de sistemas de calentamiento de agua solares termosifónicos hechos con materiales no convencionales y con tanques de almacenamiento verticales y horizontales Performance improvement of solar thermosyphonic systems for water heating made of non conventional materials and using horizontal and vertical storage tanks

El objeto de estudio de este proyecto son los sistemas de calentamiento de agua mediante energía solar que funcionan termosifónicamente. En particular se tratará con dos diseños particulares generados por fabricantes de la Provincia de Córdoba y que han solicitado el asesoramiento del Grupo de Energía Solar (GES) para el mejoramiento de la performance térmica de dichos equipos. Se trata de dos sistemas que tienen materiales no tradicionales y se diferencian además por tener una distinta disposición del tanque de almacenamiento: uno es en forma vertical y el otro en forma horizontal. Basados en los resultados de un ensayo bajo norma internacional, donde se detectaron algunas puntos factibles de mejora, se propone en este proyecto el análisis en detalle de los equipos, para lo cual se les debe desarmar completos, para realizar un estudio analítico y experimental de los mismos con el objeto de hacer un planteo teórico-analítico del comportamiento de los mismos, con la implementación de propuestas de mejora y chequeo de los resultados. Se propone entonces como objetivo lograr un mejoramiento de la performance térmica de los citados equipos a partir de un estudio experimental y analítico. Asumiendo esta posibilidad de mejora, se plantea la hipótesis de que es posible representar el funcionamiento de estos equipos mediante modelos físico-matemáticos desarrollados a partir de ecuaciones y correlaciones conocidas y procesos a interpretar mediante resoluciones numéricas y softwares específicos de simulación. De esta manera, se plantea el despieze completo de los equipos para estudiar en detalle su estructura y conexiones internas y a partir de la geometría, dimensiones y propiedades termofísicas de materiales constructivos y fluidos de trabajo, realizar modelos físico-matemáticos que permitan realizar variaciones de propiedades y geometría y así buscar las mejores combinaciones que produzcan equipos más eficientes térmicamente. Los modelos físico-matemáticos serán codificados en lenguajes de alto nivel para poder luego de una validación de los modelos, correr simulaciones en un software de reconocimiento internacional que permite sumar dichos modelos mediante un protocolo de comunicación, haciendo que las poderosas prestaciones del software se puedan aplicar a nuestros modelos. Se complementará el estudio con un análisis exergético para identificar los puntos críticos en que se producen las pérdidas de oportunidad de aprovechar la energía disponible, para así analizar cómo solucionar los problemas en dichos puntos. Los materiales a utilizar serán los propios equipos provistos por los fabricantes, que serán modificados convenientemente para operarlos como prototipos Se espera obtener un conocimiento acabado de los procesos y principios de funcionamiento de los equipos, que permita plantear las mejoras, las cuales se implementarán en los prototipos, realizándose una medición mediante norma igual a la inicial para ver en que magnitud se logran las mejoras esperadas. Se pretende además que las mejoras a implementar, en la etapa de transferencia a las empresas involucradas, redunden no sólo en un beneficio técnico, sino que también los sea desde el punto de vista económico. Para ello se trabajará también sobre los procesos y métodos de fabricación para que los equipos mejorados no sean mas caros que los originales y de ser posible sean aún más económicos, todo esto apuntando a la difusión de la energía solar térmica y poner al alcance de todos estos equipos tan convenientes para la propagación de las energías limpias. El proyecto redundará también en un importante beneficio para el conocimiento de la comunidad científica en general, con el aporte de nuevos resultados en diseños novedosos y con nuevos materiales. Además, la institución se beneficiará con la formación que obtendrán los integrantes del proyecto, muchos de ellos en etapa de realización de sus estudios de posgrado y en una etapa importante de su vida como investigadores. The main goal of this project is the improvement of two thermosyphonic solar water heating systems, made of non conventional materials and with different arrangement of their storage tanks: one is vertical and the other one horizontal. The thermosyphonic systems are provided by manufacturers of the Córdoba Province, who came to the Solar Energy Group (GES) of the National University of Río Cuarto looking for help for the design of their products. In an agreement with these manufacturers, it was proposed this project in order to work analytically and experimentally in order to obtain physical-mathematical models of these two systems, which allow for changes to look by means of simulations the best changes to implement on the equipments for the improvement of their thermal performance. Then, the materials to be used are the proper systems provided by the manufacturers, which will be disarmed to be studied in detail. After the analytical study the proposals of improvement will be implemented in a high level language of programming to perform simulations in the environment of a well-known software for energy simulations (TRNSYS). After the simulations, the best modifications will be physically implemented in the prototypes to perform finally the same normalized test of the beginning and check the magnitude of the implemented improvements. The importance of this project is based on the offer of better systems the companies would make, which would benefit the deployment of the thermal solar energy. Another relevant point is to make the new equipments at the same cost of the previous ones or cheaper, in order to achieve a good deployment of the solar water heating systems; then, the manufacture processes and methods must be studied to obtain not only good technical solutions, but also economical equipments. In addition, this project will contribute to the increasing of the knowledge in the area of thermosyphonic solar systems and the training of postgraduate students.

Investigation into the feasibility of a West of Ireland Pumped Storage System

Ireland’s remote position on the tip of Europe ensures that the country is vulnerable to uncertainty of supply. The reliance on conventional sources of electricity has ensured that escalated prices and high carbon emissions have been witnessed whilst opportunities that inherent resources provide, such as the wind, have not been capitalised upon. The intermittent nature of the wind make it difficult to maximise its potential as in many cases the highest wind speeds are highest when demand is low. The West of Ireland’s combination of wind speeds and unique topography makes it suitable for and innovative wind powered pumped storage system, which can essentially regulate the wind generated electricity and integrate further penetration of renewable energy. In addition, its location along the Atlantic Ocean provides further scope for innovation as seawater can be integrated into the system design. The construction of such an unprecedented project in combination with increased interconnectors has the potential to make Ireland a rechargeable battery for Europe. However, such ambitious plans are at the very early stages and are in direct contrast to current events in the Irish energy market. This study focuses on the feasibility of West of Ireland pumped storage systems. Entailed within this is an extensive desk study, a detailed site selection process and a feasibility study of grid connection. To increase opportunities to identify the best possible site, the feasibility study was focused on the Galway and Mayo areas solely.

Intravital visualization of hematopoietic stem cell and neutrophil behavior in long bones of mice

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2011

Autologous Transplantation of Bone Marrow Adult Stem Cells for the Treatment of Idiopathic Dilated Cardiomyopathy

Background:Morbimortality in patients with dilated idiopathic cardiomyopathy is high, even under optimal medical treatment. Autologous infusion of bone marrow adult stem cells has shown promising preliminary results in these patients.Objective:Determine the effectiveness of autologous transplantation of bone marrow adult stem cells on systolic and diastolic left ventricular function, and on the degree of mitral regurgitation in patients with dilated idiopathic cardiomyopathy in functional classes NYHA II and III.Methods:We administered 4,54 x 108 ± 0,89 x 108 bone marrow adult stem cells into the coronary arteries of 24 patients with dilated idiopathic cardiomyopathy in functional classes NYHA II and III. Changes in functional class, systolic and diastolic left ventricular function and degree of mitral regurgitation were assessed after 3 months, 6 months and 1 year.Results:During follow-up, six patients (25%) improved functional class and eight (33.3%) kept stable. Left ventricular ejection fraction improved 8.9%, 9.7% e 13.6%, after 3, 6 and 12 months (p = 0.024; 0.017 and 0.018), respectively. There were no significant changes neither in diastolic left ventricular function nor in mitral regurgitation degree. A combined cardiac resynchronization and implantable cardioversion defibrillation was implanted in two patients (8.3%). Four patients (16.6%) had sudden death and four patients died due to terminal cardiac failure. Average survival of these eight patients was 2.6 years.Conclusion:Intracoronary infusion of bone marrow adult stem cells was associated with an improvement or stabilization of functional class and an improvement in left ventricular ejection fraction, suggesting the efficacy of this intervention. There were no significant changes neither in left ventricular diastolic function nor in the degree of mitral regurgitation.

Imaging beyond structure : novel noninvasive tools for neuroimaging of stem cell function and differentiation

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2013

Generation of functional macrophages from adult mesenchymal stem cells

Magdeburg, Univ., Med. Fak., Diss., 2013

Osteology of Simosaurus gaillardoti and the relationships of stem-group Sauropterygia / Olivier Rieppel --.

n.s. no.28(1992)

Stem Cell Transplantation for Retinal Degenerations

Within the last few years, several reports have revealed that cell transplantation can be an effective way to replace lost neurons in the central nervous system (CNS) of patients affected with neurodegenerative diseases. Concerning the retina, the concept that newborn photoreceptors can integrate the retina and restore some visual functions was univocally demonstrated recently in the mouse eye (MacLaren et al. 2006) and remains to be achieved in human. These results pave the way to a standard approach in regenerative medicine aiming to replace lost photoreceptors. With the discovery of stem cells a great hope has appeared towards elaborating protocols to generate adequate cells to restore visual function in different retinal degeneration processes. Retinal stem cells (RSCs) are good candidates to repair the retina and are present throughout the retina development, including adulthood. However, neonatal mouse RSCs derived from the radial glia population have a different potential to proliferate and differentiate in comparison to adult RSCs. Moreover, we observed that adult mouse RSCs, depending on the culture conditions, have a marked tendency to transform, whereas neonatal RSCs show subtle chromosome abnormalities only after extensive expansion. These characteristics should help to identify the optimal cell source and culture conditions for cell transplantation studies. These results will be discussed in light of other studies using RSCs as well as embryonic stem cells. Another important factor to consider is the host environment, which plays a crucial role for cell integration and which was poorly studied in the normal and the diseased retina. Nonetheless, important results were recently generated to reconsider cell transplantation strategy. Perspectives to enhance cell integration by manipulating the environment will also be presented.

Enabling dCache to use preexistent mass storage systems

A mesura que la investigació depèn cada vegada més dels computadors, l'emmagatzematge de dades comença a convertir-se en un recurs escàs per als projectes, i suposa una gran part del cost total. Alguns projectes intenten resoldre aquest problema emprant emmagatzament distribuït. És doncs necessari que alguns centres proveeixin de grans quantitats d'emmagatzematge massiu de baix cost basat en cintes magnètiques. L'inconvenient d'aquesta solució és que el rendiment disminueix, particularment a l'hora de tractar-se de grans quantitats d'arxius petits. El nostre objectiu és crear un híbrid entre un sistema d'alt cost i rendiment basat en discs, i un de baix cost i rendiment basat en cintes. Per això, unirem dCache, un sistema d'emmagatzematge distribuït, amb Castor, un sistema d'emmagatzematge jeràrquic, creant sistemes de fitxers virtuals que contindran grans quantitats d'arxius petits per millorar el rendiment global del sistema.