Confocal Laser Microscopic Analysis of Biofilm on Newer Feldspar Ceramic

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effect of bleaching on sound enamel and with early artificial caries lesions using confocal laser microscopy

The aim of this study was to evaluate effect of bleaching agents on sound enamel (SE) and enamel with early artificial caries lesions (CL) using confocal laser scanning microscopy (CLSM). Eighty blocks (4 × 5 × 5 mm) of bovine enamel were used and half of them were submitted to a pH cycling model to induce CL. Eight experimental groups were obtained from the treatments and mineralization level of the enamel (SE or CL) (n=10). SE groups: G1 - unbleached (control); G2 - 4% hydrogen peroxide (4 HP); G3 - 4 HP containing 0.05% Ca (Ca); G4 - 7.5% hydrogen peroxide (7.5 HP) containing amorphous calcium phosphate (ACP). CL groups: G5 - unbleached; G6 - 4 HP; G7 - 4 HP containing Ca; G8 - 7.5 HP ACP. G2, G3, G6, G7 were treated with the bleaching agents for 8 h/day during 14 days, while G4 and G8 were exposed to the bleaching agents for 30 min twice a day during 14 days. The enamel blocks were stained with 0.1 mM rhodamine B solution and the demineralization was quantified using fluorescence intensity detected by CLSM. Data were analyzed using ANOVA and Fisher's tests (α=0.05). For the SE groups, the bleaching treatments increased significantly the demineralization area when compared with the unbleached group. In the CL groups, no statistically significant difference was observed (p>0.05). The addition of ACP or Ca in the composition of the whitening products did not overcome the effects caused by bleaching treatments on SE and neither was able to promote remineralization of CL.

The effect of final irrigation on the penetrability of an epoxy resin-based sealer into dentinal tubules: a confocal microscopy study

Introduction The aim of this study was to compare the effect of QMix, BioPure MTAD, 17 % EDTA, and saline on the penetrability of a resin-based sealer into dentinal tubules using a confocal laser scanning microscope (CLSM) and to describe the cleaning of root canal walls by SEM. Methods Eighty distobuccal roots from upper molars were selected and randomly divided into four groups (n=20) before root canal preparation according to the solution used in the final rinse protocol (FRP): QG (QMix), MG (BioPure MTAD), EG (17 % EDTA), and CG (control group: saline). Ten roots of each group were prepared for SEM, and images (×2000) from the canal walls were acquired. The remaining canals were filled with a single gutta-percha cone and AH Plus with 0.1 % Rhodamine B. The specimens were horizontally sectioned at 4 mm from the apex, and the slices were analyzed in CLSM (×10). Sealer penetration was analyzed with Adobe Photoshop software. Results QG and EG presented similar amounts of sealer penetration (P>.05). MG and CG presented the lowest penetrability values (P<.05). The best results for smear layer removal of the apical third of the root canal were achieved by the QG and EG groups when compared with MG and CG (P<.05). Conclusions Seventeen percent EDTA and QMix promoted sealer penetration superior to that achieved by BioPure MTAD and saline. Clinical relevance Despite studies have not confirmed the relationship between sealing ability of endodontic sealers and their penetration in dentinal tubules, sealer penetration assumes importance, since endodontic sealers, unlike guttapercha, are able to penetrate in dentinal tubules, isthmus, and accessory canals, filling the root canal system.

Confocal laser scanning microscopy investigation of bond interfaces involved in fiber glass post cementation

Objective: This confocal microscopy study evaluated the cement/dentin and cement/post interfaces along theroot canalwallswhenfiberglasspostswerebonded to dentin using different types of cements. Material & Methods: Thirty endodontically treated premolars were divided into 3 groups according to the adhesive materials used in the bonding procedure: Prime & Bond 2.1/Self Cure + Enforce, RelyX Unicem and RelyX Luting. Rhodamine B dye was incorporated in the luting materials for the cementation of the fiber glass posts (Exacto, Angelus) to dentin. Three transversal slices (apical, middle and coronal) were examined under confocal laser scanning microscopy. Statistical analysis was performed using the Kappa, Kruskal-Wallis and Dunnet tests, in a significance level of 5%. Results: The Prime & Bond 2.1/Self Cure + Enforce presented a uniform formation of tags in the dentin but gaps in the cement/dentin interface. The RelyX Unicem and RelyX Luting presented an adhesive interface with a fewer amount of gaps, but showed shorter tag formation than the Enforce system. All cements presented the same pattern of bubbles inside the cements. The RelyX Luting presented a greater amount of cracks inside the cement in comparison with the other cements in the coronal third, while no difference was observed between RelyX Unicem and Enforce. The RelyX Luting showed the lowest quantity of cement penetration into the post. Conclusion: In general, the quality of bonding interfaces of fiber posts luted to root canals was affected by both location and type of cement.

Compositional analysis of biofilms formed by Staphylococcus aureus isolated from food sources

The Supplementary Material for this article can be found online at: http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fmicb. 2016.00390

Development of an enzyme immobilization platform based on microencapsulation for paper-based biosensors

Un papier bioactif est obtenu par la modification d’un papier en y immobilisant une ou plusieurs biomolécules. La recherche et le développement de papiers bioactifs est en plein essor car le papier est un substrat peu dispendieux qui est déjà d’usage très répandu à travers le monde. Bien que les papiers bioactifs n’aient pas connus de succès commercial depuis la mise en marche de bandelettes mesurant le taux de glucose dans les années cinquante, de nombreux groupes de recherche travaillent à immobiliser des biomolécules sur le papier pour obtenir un papier bioactif qui est abordable et possède une bonne durée de vie. Contrairement à la glucose oxidase, l’enzyme utilisée sur ces bandelettes, la majorité des biomolécules sont très fragiles et perdent leur activité très rapidement lorsqu’immobilisées sur des papiers. Le développement de nouveaux papiers bioactifs pouvant détecter des substances d’intérêt ou même désactiver des pathogènes dépend donc de découverte de nouvelles techniques d’immobilisation des biomolécules permettant de maintenir leur activité tout en étant applicable dans la chaîne de production actuelle des papiers fins. Le but de cette thèse est de développer une technique d’immobilisation efficace et versatile, permettant de protéger l’activité de biomolécules incorporées sur des papiers. La microencapsulation a été choisie comme technique d’immobilisation car elle permet d’enfermer de grandes quantités de biomolécules à l’intérieur d’une sphère poreuse permettant leur protection. Pour cette étude, le polymère poly(éthylènediimine) a été choisi afin de générer la paroi des microcapsules. Les enzymes laccase et glucose oxidase, dont les propriétés sont bien établies, seront utilisées comme biomolécules test. Dans un premier temps, deux procédures d’encapsulation ont été développées puis étudiées. La méthode par émulsion produit des microcapsules de plus petits diamètres que la méthode par encapsulation utilisant un encapsulateur, bien que cette dernière offre une meilleure efficacité d’encapsulation. Par la suite, l’effet de la procédure d’encapsulation sur l’activité enzymatique et la stabilité thermique des enzymes a été étudié à cause de l’importance du maintien de l’activité sur le développement d’une plateforme d’immobilisation. L’effet de la nature du polymère utilisé pour la fabrication des capsules sur la conformation de l’enzyme a été étudié pour la première fois. Finalement, l’applicabilité des microcapsules de poly(éthylèneimine) dans la confection de papiers bioactifs a été démontré par le biais de trois prototypes. Un papier réagissant au glucose a été obtenu en immobilisant des microcapsules contenant l’enzyme glucose oxidase. Un papier sensible à l’enzyme neuraminidase pour la détection de la vaginose bactérienne avec une plus grande stabilité durant l’entreposage a été fait en encapsulant les réactifs colorimétriques dans des capsules de poly(éthylèneimine). L’utilisation de microcapsules pour l’immobilisation d’anticorps a également été étudiée. Les avancées au niveau de la plateforme d’immobilisation de biomolécules par microencapsulation qui ont été réalisées lors de cette thèse permettront de mieux comprendre l’effet des réactifs impliqués dans la procédure de microencapsulation sur la stabilité, l’activité et la conformation des biomolécules. Les résultats obtenus démontrent que la plateforme d’immobilisation développée peut être appliquée pour la confection de nouveaux papiers bioactifs.

Detektion von Nickel- und Cobaltspezies in einzelnen lebenden Zellen mit hoher lateraler Auflösung

Übergangsmetallen wie Nickel und Cobalt kommt meist eine große Bedeutung als Cofaktor in Enzymen oder Metallkomplexen im Metabolismus von Lebewesen zu. Da eine sehr geringe Konzentration dieser Übergangsmetalle in einer Zelle für deren Funktionalität ausreicht, ist eine konstante Konzentration der Spurenelemente in einer Zelle angestrebt. Durch meist anthropogene Einflüsse sind Pflanzen und Menschen zunehmend hohen Konzentrationen von Übergangsmetallen ausgesetzt, die in Abhängigkeit von ihrer Spezies, der Konzentration und der Lokalisation unterschiedliche Toxizitäten aufweisen können. Die Speziation von Metallen wurde bisher mittels gängiger Analyseverfahren, wie der ICP-MS und ähnlicher Verfahren, anhand von bulk-Material durchgeführt. Durch die Entwicklung von optischen Sensoren für Metallionen war es möglich, diese Metalle auch in lebenden Zellen mittels Fluoreszenzmikroskopie zu lokalisieren. Ke und Kollegen (2006, 2007) nutzten einen solchen optischen Sensor - Newport Green DCF, um die Aufnahme von Nickel in humane A543 Lungenbronchialepithelzellen nach Inkubation mit dem wasserlöslichen NiCl2 (0,5 mM und 1 mM) sowie den wasserunlöslichen Verbindungen Ni3S2 (0,5 µg/cm2 und 1 µg/cm2) und NiS (2,5 µg/cm2) nachzuweisen und zu lokalisieren und konnten damit eine Akkumulation von Nickel im Zytoplasma und im Zellkern aufzeigen. Dabei war bei wasserlöslichen und wasserunlöslichen Nickelverbindungen Nickel nach 24 h im Zytoplasma und erst nach 48 h im Zellkern zu beobachten.rnrnDa Nickel und Cobalt keine detektierbare Eigenfluoreszenz unter den gegebenen Bedingungen zeigten, wurde für den optischen Nachweis von Nickel und Cobalt mit dem konfokalen Laser-Raster Mikroskop (CLSM) nach der Zugabe der verschiedenen wasserlöslichen und wasserunlöslichen Metallverbindungen NiCl2, NiSO4, Ni3S2 und CoCl2 in einzelnen lebenden humanen Gingiva-Fibroblasten, sowie in Pflanzenzellen in dieser Arbeit ebenfalls der optische Sensor Newport Green DCF genutzt. Korrespondierend zu den Ergebnissen früherer Arbeiten von Ke et al. (2006, 2007), in denen die Nickelaufnahme bei Konzentrationen von >0,5 mM NiCl2 bzw. >0,5 µg/cm2 Ni3S2 gezeigt wurde, wurde Nickel in Fibroblasten in Abhängigkeit von der Spezies mit steigender Metallkonzentration von 100 µM bis 500 µM nach 16 h im Zytoplasma und zunehmend nach 24 h bis 48 h im Zellkern detektiert. Bei der wasserunlöslichen Verbindung Ni3S2 war der Nachweis von Nickel im Zellkern bereits nach 16 h bis 24 h erfolgreich. Zusätzlich wurden weitere Strukturen wie das Endoplasmatische Retikulum, die Mitochondrien und die Nukleoli durch eine starke Fluoreszenz des optischen Sensors bei Colokalisationsexperimenten mit Organell-spezifischen Fluoreszenzfarbstoffen als target für die Nickelbindung vermutet. Die Lokalisation von Cobalt in den Fibroblasten entsprach weitgehend der Lokalisation von Nickel. Im Zellkern war die Cobaltlokalisation jedoch auf die Nukleoli beschränkt. Weiterführende Versuche an humanen Gingiva-Fibroblasten zeigten, dass die Aufnahme der Metalle in die Fibroblasten pH-Wert abhängig war. Niedrige pH-Werte im sauren pH-Bereich verringerten die Aufnahme der Metalle in die Zellen, wobei ein pH-Wert im basischen Bereich keinen bedeutenden Unterschied zum neutralen pH-Bereich aufwies. Im Vergleich zu den Fibroblasten war in Pflanzenzellen zu jedem Zeitpunkt, auch bei geringen Konzentrationen der Metallverbindungen sowie des optischen Sensors, Nickel und Cobalt in den Zellkernen detektierbar. Durch die Eigenschaft der Pflanzenzellen eine Vakuole zu besitzen, war Nickel und Cobalt hauptsächlich in den Vakuolen lokalisiert. Weitere Strukturen wie das Endoplasmatische Retikulum, die Mitochondrien oder auch die Zellwand kamen bei Pflanzenzellen als target in Frage.rnrnDie Fluoreszenz und Lokalisation der Metalle in den Fibroblasten waren unabhängig von der Spezies sehr ähnlich, sodass in den Zellen die Spezies anhand der fluoreszenzmikroskopischen Aufnahmen kaum unterschieden werden konnten. Lambda-Scans in verschiedenen regions of interest (ROI) wurden durchgeführt, um durch die Fluoreszenzspektren Hinweise auf eine charakteristische Beeinflussung der Bindungspartner von Nickel und Cobalt oder dieser Metalle selbst in den Zellen auf den optischen Sensor zu bekommen und diese dadurch identifizieren zu können. Das Ziel der parallelen Detektion bzw. Lokalisation und gleichzeitigen Speziation bestimmter Nickel- und Cobaltpezies in einzelnen lebenden Zellen konnte in dieser Arbeit durch den optischen Sensor Newport Green DCF nicht erreicht werden.

CLSM method for the dynamic observation of pH change within polymer matrices for oral delivery

If acid-sensitive drugs or cells are administered orally, there is often a reduction in efficacy associated with gastric passage. Formulation into a polymer matrix is a potential method to improve their stability. The visualization of pH within these materials may help better understand the action of these polymer systems and allow comparison of different formulations. We herein describe the development of a novel confocal laser-scanning microscopy (CLSM) method for visualizing pH changes within polymer matrices and demonstrate its applicability to an enteric formulation based on chitosan-coated alginate gels. The system in question is first shown to protect an acid-sensitive bacterial strain to low pH, before being studied by our technique. Prior to this study, it has been claimed that protection by these materials is a result of buffering, but this has not been demonstrated. The visualization of pH within these matrices during exposure to a pH 2.0 simulated gastric solution showed an encroachment of acid from the periphery of the capsule, and a persistence of pHs above 2.0 within the matrix. This implies that the protective effect of the alginate-chitosan matrices is most likely due to a combination of buffering of acid as it enters the polymer matrix and the slowing of acid penetration.

Anwendung der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie zur Charakterisierung der Struktur von Zähnen und von oberflächenmodifiziertem Titan für Knochenimplantate

Zusammenfassung Mittels Fluoreszenzfarbstoffen können Strukturen sichtbar gemacht werden, die auf kon-ventionellem Weg nicht, oder nur schwer darzustellen sind. Besonders in Kombination mit der Konfokalen Laser Scanning Mikroskopie eröffnen sich neue Wege zum spezifischen Nachweis unterschiedlichster Komponenten biologischer Proben und gegebenenfalls deren dreidimensionale Widergabe.Die Visualisierung des Proteinanteils des Zahnhartgewebes kann mit Hilfe chemisch kopplungsfähiger Fluorochrome durchgeführt werden. Um zu zeigen, daß es sich bei dieser Markierung nicht um unspezifische Adsorption des Farbstoffes handelt, wurde zur Kontrolle die Proteinkomponente der Zahnproben durch enzymatischen Verdau beseitigt. Derartig behandelte Präparate wiesen eine sehr geringe Anfärbbarkeit auf.Weiterführend diente diese enzymatische Methode als Negativkontrolle zum Nachweis der Odontoblastenfortsätze im Dentin bzw. im Bereich der Schmelz-Dentin-Grenze. Hiermit konnte differenziert werden zwischen reinen Reflexionsbildern der Dentinkanäle und den Zellausläufern deren Membranen gezielt durch lipophile Fluoreszenzfarbstoffe markiert wurden.In einem weiteren Ansatz konnte gezeigt werden, daß reduzierte und daher nichtfluoreszente Fluoresceinabkömmlinge geeignet sind, die Penetration von Oxidationsmitteln (hier H2O2) in den Zahn nachzuweisen. Durch Oxidation dieser Verbindungen werden fluoreszierende Produkte generiert, die den Nachweis lieferten, daß die als Zahnbleichmittel eingesetzten Mittel rasch durch Schmelz und Dentin bis in die Pulpahöhle gelangen können.Die Abhängigkeit der Fluoreszenz bestimmter Fluorochrome von deren chemischer Um-gebung, im vorliegenden Fall dem pH-Wert, sollte eingesetzt werden, um den Säuregrad im Zahninneren fluoreszenzmikroskopisch darzustellen. Hierbei wurde versucht, ein ratio-metrisches Verfahren zu entwickeln, mit dem die pH-Bestimmung unter Verwendung eines pH-abhängigen und eines pH-unabhängigen Fluorochroms erfolgt. Diese Methode konnte nicht für diese spezielle Anwendung verifiziert werden, da Neutralisationseffekte der mineralischen Zahnsubstanz (Hydroxylapatit) die pH-Verteilung innerhalb der Probe beeinflußen. Fluoreszenztechniken wurden ebenfalls ergänzend eingesetzt zur Charakterisierung von kovalent modifizierten Implantatoberflächen. Die, durch Silanisierung von Titantestkörpern mit Triethoxyaminopropylsilan eingeführten freien Aminogruppen konnten qualitativ durch den Einsatz eines aminspezifischen Farbstoffes identifiziert werden. Diese Art der Funktionalisierung dient dem Zweck, Implantatoberflächen durch chemische Kopplung adhäsionsvermittelnder Proteine bzw. Peptide dem Einheilungsprozeß von Implantaten in den Knochen zugänglicher zu machen, indem knochenbildende Zellen zu verbessertem Anwachsverhalten stimuliert werden. Die Zellzahlbestimmung im Adhäsionstest wurde ebenfalls mittels Fluoreszenzfarbstoffen durchgeführt und lieferte Ergebnisse, die belegen, daß die durchgeführte Modifizierung einen günstigen Einfluß auf die Zelladhäsion besitzt.

Analyse der intrazellulären Freisetzung von Wirkstoffmodellen via konfokaler Laser-Raster-Mikroskopie

In der vorliegenden Arbeit wurde gezeigt, wie man das Potential nanopartikulärer Systeme, die vorwiegend via Miniemulsion hergestellt wurden, im Hinblick auf „Drug Delivery“ ausnutzen könnte, indem ein Wirkstoffmodell auf unterschiedliche Art und Weise intrazellulär freigesetzt wurde. Dies wurde hauptsächlich mittels konfokaler Laser-Raster-Mikrokopie (CLSM) in Kombination mit dem Bildbearbeitungsprogramm Volocity® analysiert.rnPBCA-Nanokapseln eigneten sich besonders, um hydrophile Substanzen wie etwa Oligonukleotide zu verkapseln und sie so auf ihrem Transportweg in die Zellen vor einem etwaigen Abbau zu schützen. Es konnte eine Freisetzung der Oligonukleotide in den Zellen aufgrund der elektrostatischen Anziehung des mitochondrialen Membranpotentials nachgewiesen werden. Dabei war die Kombination aus Oligonukleotid und angebundenem Cyanin-Farbstoff (Cy5) an der 5‘-Position der Oligonukleotid-Sequenz ausschlaggebend. Durch quantitative Analysen mittels Volocity® konnte die vollständige Kolokalisation der freigesetzten Oligonukleotide an Mitochondrien bewiesen werden, was anhand der Kolokalisationskoeffizienten „Manders‘ Coefficients“ M1 und M2 diskutiert wurde. Es konnte ebenfalls aufgrund von FRET-Studien doppelt markierter Oligos gezeigt werden, dass die Oligonukleotide weder beim Transport noch bei der Freisetzung abgebaut wurden. Außerdem wurde aufgeklärt, dass nur der Inhalt der Nanokapseln, d. h. die Oligonukleotide, an Mitochondrien akkumulierte, das Kapselmaterial selbst jedoch in anderen intrazellulären Bereichen aufzufinden war. Eine Kombination aus Cyanin-Farbstoffen wie Cy5 mit einer Nukleotidsequenz oder einem Wirkstoff könnte also die Basis für einen gezielten Wirkstofftransport zu Mitochondrien liefern bzw. die Grundlage schaffen, eine Freisetzung aus Kapseln ins Zytoplasma zu gewährleisten.rnDer vielseitige Einsatz der Miniemulsion gestattete es, nicht nur Kapseln sondern auch Nanopartikel herzustellen, in welchen hydrophobe Substanzen im Partikelkern eingeschlossen werden konnten. Diese auf hydrophobe Wechselwirkungen beruhende „Verkapselung“ eines Wirkstoffmodells, in diesem Fall PMI, wurde bei PDLLA- bzw. PS-Nanopartikeln ausgenutzt, welche durch ein HPMA-basiertes Block-Copolymer stabilisiert wurden. Dabei konnte gezeigt werden, dass das hydrophobe Wirkstoffmodell PMI innerhalb kürzester Zeit in die Zellen freigesetzt wurde und sich in sogenannte „Lipid Droplets“ einlagerte, ohne dass die Nanopartikel selbst aufgenommen werden mussten. Daneben war ein intrazelluläres Ablösen des stabilisierenden Block-Copolymers zu verzeichnen, welches rn8 h nach Partikelaufnahme erfolgte und ebenfalls durch Analysen mittels Volocity® untermauert wurde. Dies hatte jedoch keinen Einfluss auf die eigentliche Partikelaufnahme oder die Freisetzung des Wirkstoffmodells. Ein großer Vorteil in der Verwendung des HPMA-basierten Block-Copolymers liegt darin begründet, dass auf zeitaufwendige Waschschritte wie etwa Dialyse nach der Partikelherstellung verzichtet werden konnte, da P(HPMA) ein biokompatibles Polymer ist. Auf der anderen Seite hat man aufgrund der Syntheseroute dieses Block-Copolymers vielfältige Möglichkeiten, Funktionalitäten wie etwa Fluoreszenzmarker einzubringen. Eine kovalente Anbindung eines Wirkstoffs ist ebenfalls denkbar, welcher intrazellulär z. B. aufgrund von enzymatischen Abbauprozessen langsam freigesetzt werden könnte. Somit bietet sich die Möglichkeit mit Nanopartikeln, die durch HPMA-basierte Block-Copolymere stabilisiert wurden, gleichzeitig zwei unterschiedliche Wirkstoffe in die Zellen zu bringen, wobei der eine schnell und der zweite über einen längeren Zeitraum hinweg (kontrolliert) freigesetzt werden könnte.rnNeben Nanokapseln sowie –partikeln, die durch inverse bzw. direkte Miniemulsion dargestellt wurden, sind auch Nanohydrogelpartikel untersucht worden, die sich aufgrund von Selbstorganisation eines amphiphilen Bock-Copolymers bildeten. Diese Nanohydrogelpartikel dienten der Komplexierung von siRNA und wurden hinsichtlich ihrer Anreicherung in Lysosomen untersucht. Aufgrund der Knockdown-Studien von Lutz Nuhn konnte ein Unterschied in der Knockdown-Effizienz festgestellt werden, je nach dem, ob 100 nm oder 40 nm große Nanohydrogelpartikel verwendet wurden. Es sollte festgestellt werden, ob eine größenbedingte, unterschiedlich schnelle Anreicherung dieser beiden Partikel in Lysosomen erfolgte, was die unterschiedliche Knockdown-Effizienz erklären könnte. CLSM-Studien und quantitative Kolokalisationsstudien gaben einen ersten Hinweis auf diese Größenabhängigkeit. rnBei allen verwendeten nanopartikulären Systemen konnte eine Freisetzung ihres Inhalts gezeigt werden. Somit bieten sie ein großes Potential als Wirkstoffträger für biomedizinische Anwendungen.rn

Laser scanning microscopy combined with image restoration to analyse a 3D model of the human epithelial airway barrier

A laser scanning microscope collects information from a thin, focal plane and ignores out of focus information. During the past few years it has become the standard imaging method to characterise cellular morphology and structures in static as well as in living samples. Laser scanning microscopy combined with digital image restoration is an excellent tool for analysing the cellular cytoarchitecture, expression of specific proteins and interactions of various cell types, thus defining valid criteria for the optimisation of cell culture models. We have used this tool to establish and evaluate a three dimensional model of the human epithelial airway wall.

Evaluation and quantification of spectral information in tissue by confocal microscopy

A confocal imaging and image processing scheme is introduced to visualize and evaluate the spatial distribution of spectral information in tissue. The image data are recorded using a confocal laser-scanning microscope equipped with a detection unit that provides high spectral resolution. The processing scheme is based on spectral data, is less error-prone than intensity-based visualization and evaluation methods, and provides quantitative information on the composition of the sample. The method is tested and validated in the context of the development of dermal drug delivery systems, introducing a quantitative uptake indicator to compare the performances of different delivery systems is introduced. A drug penetration study was performed in vitro. The results show that the method is able to detect, visualize and measure spectral information in tissue. In the penetration study, uptake efficiencies of different experiment setups could be discriminated and quantitatively described. The developed uptake indicator is a step towards a quantitative assessment and, in a more general view apart from pharmaceutical research, provides valuable information on tissue composition. It can potentially be used for clinical in vitro and in vivo applications.

Performance of four dentine excavation methods in deciduous teeth

This in vitro study aimed to assess the speed and caries removal effectiveness of four different new and conventional dentine excavation methods. Eighty deciduous molars were assigned to four groups. Teeth were sectioned longitudinally through the lesion centre. Images of one half per tooth were captured by light microscope and confocal laser scanning microscopy (CLSM) to assess the caries extension. The halves were then reassembled and caries removed using round carbide bur (group 1), Er:YAG laser (group 2), hand excavator (group 3) and a polymer bur (group 4). The time needed for the whole excavation in each tooth was registered. After excavation, the halves were photographed by light microscope. Caries extension obtained from CLSM images were superimposed on the post-excavation images, allowing comparison between caries extension and removal. The regions where caries and preparation limits coincided, as well as the areas of over- and underpreparation, were measured. Steel bur was the fastest method, followed by the polymer bur, hand excavator and laser. Steel bur exhibited also the largest overpreparation area, followed by laser, hand excavator and polymer bur. The largest underpreparation area was found using polymer bur, followed by laser, hand excavator and steel bur. Hand excavator presented the longest coincidence line, followed by polymer and steel burs and laser. Overall, hand excavator seemed to be the most suitable method for carious dentine excavation in deciduous teeth, combining good excavation time with effective caries removal.

Modern scientific methods and their potential in wastewater science and technology

Application of novel analytical and investigative methods such as fluorescence in situ hybridization, confocal laser scanning microscopy (CLSM), microelectrodes and advanced numerical simulation has led to new insights into micro-and macroscopic processes in bioreactors. However, the question is still open whether or not these new findings and the subsequent gain of knowledge are of significant practical relevance and if so, where and how. To find suitable answers it is necessary for engineers to know what can be expected by applying these modern analytical tools. Similarly, scientists could benefit significantly from an intensive dialogue with engineers in order to find out about practical problems and conditions existing in wastewater treatment systems. In this paper, an attempt is made to help bridge the gap between science and engineering in biological wastewater treatment. We provide an overview of recently developed methods in microbiology and in mathematical modeling and numerical simulation. A questionnaire is presented which may help generate a platform from which further technical and scientific developments can be accomplished. Both the paper and the questionnaire are aimed at encouraging scientists and engineers to enter into an intensive, mutually beneficial dialogue. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Biofunctional composite coating architectures based on polycaprolactone and nanohydroxyapatite for controlled corrosion activity and enhanced biocompatibility of magnesium AZ31 alloy

In this work a biofunctional composite coating architecture for controlled corrosion activity and enhanced cellular adhesion of AZ31 Mg alloys is proposed. The composite coating consists of a polycaprolactone (PCL) matrix modified with nanohydroxyapatite (HA) applied over a nanometric layer of polyetherimide (PEI). The protective properties of the coating were studied by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), a non-disturbing technique, and the coating morphology was investigated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The results show that the composite coating protects the AZ31 substrate. The barrier properties of the coating can be optimized by changing the PCL concentration. The presence of nanohydroxyapatite particles influences the coating morphology and decreases the corrosion resistance. The biocompatibility was assessed by studying the response of osteoblastic cells on coated samples through resazurin assay, confocal laser scanning microscopy (CLSM) and scanning electron microscopy (SEM). The results show that the polycaprolactone to hydroxyapatite ratio affects the cell behavior and that the presence of hydroxyapatite induces high osteoblastic differentiation. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.