Interocular transfer in perceptual learning of a pop-out discrimination task.

The specificity of the improvement in perceptual learning is often used to localize the neuronal changes underlying this type of adult plasticity. We investigated a visual texture discrimination task previously reported to be accomplished preattentively and for which learning-related changes were inferred to occur at a very early level of the visual processing stream. The stimulus was a matrix of lines from which a target popped out, due to an orientation difference between the three target lines and the background lines. The task was to report the global orientation of the target and was performed monocularly. The subjects' performance improved dramatically with training over the course of 2-3 weeks, after which we tested the specificity of the improvement for the eye trained. In all subjects tested, there was complete interocular transfer of the learning effect. The neuronal correlate of this learning are therefore most likely localized in a visual area where input from the two eyes has come together.

DNA sequencing by delayed extraction-matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry.

Matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) time of flight mass spectrometry was used to detect and order DNA fragments generated by Sanger dideoxy cycle sequencing. This was accomplished by improving the sensitivity and resolution of the MALDI method using a delayed ion extraction technique (DE-MALDI). The cycle sequencing chemistry was optimized to produce as much as 100 fmol of each specific dideoxy terminated fragment, generated from extension of a 13-base primer annealed on 40- and 50-base templates. Analysis of the resultant sequencing mixture by DE-MALDI identified the appropriate termination products. The technique provides a new non-gel-based method to sequence DNA which may ultimately have considerable speed advantages over traditional methodologies.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Method for the characterization of Fresnel lens flux transfer performance

Fresnel lenses and other faceted or micro-optic devices are increasingly used in multiple applications like solar light concentrators and illumination devices, just to name some representative. However, it seems to be a certain lack of adequate techniques for the assessment of the performance of final fabricated devices. As applications are more exigent this characterization is a must. We provide a technique to characterize the performance of Fresnel lenses, as light collection devices. The basis for the method is a configuration where a camera images the Fresnel lens aperture. The entrance pupil of the camera is situated at the focal spot or the conjugate of a simulated solar source. In this manner, detailed maps of the performance of different Fresnel lenses are obtained for different acceptance angles.

Erratum: Suppression of localization in kronig-penney models with correlated disorder (Vol. 49, PG 147, 1994)

We consider the electron dynamics and transport properties of one-dimensional continuous models with random, short-range correlated impurities. We develop a generalized Poincare map formalism to cast the Schrodinger equation for any potential into a discrete set of equations, illustrating its application by means of a specific example. We then concentrate on the case of a Kronig-Penney model with dimer impurities. The previous technique allows us to show that this model presents infinitely many resonances (zeroes of the reflection coefficient at a single dimer) that give rise to a band of extended states, in contradiction with the general viewpoint that all one-dimensional models with random potentials support only localized states. We report on exact transfer-matrix numerical calculations of the transmission coefFicient, density of states, and localization length for various strengths of disorder. The most important conclusion so obtained is that this kind of system has a very large number of extended states. Multifractal analysis of very long systems clearly demonstrates the extended character of such states in the thermodynamic limit. In closing, we brieBy discuss the relevance of these results in several physical contexts.

Beyond the H2/CO2 upper bound: one-step crystallization and separation of nano-sized ZIF-11 by centrifugation and its application in mixed matrix membranes

The synthesis of nano-sized ZIF-11 with an average size of 36 ± 6 nm is reported. This material has been named nano-zeolitic imidazolate framework-11 (nZIF-11). It has the same chemical composition and thermal stability and analogous H2 and CO2 adsorption properties to the conventional microcrystalline ZIF-11 (i.e. 1.9 ± 0.9 μm). nZIF-11 has been obtained following the centrifugation route, typically used for solid separation, as a fast new technique (pioneering for MOFs) for obtaining nanomaterials where the temperature, time and rotation speed can easily be controlled. Compared to the traditional synthesis consisting of stirring + separation, the reaction time was lowered from several hours to a few minutes when using this centrifugation synthesis technique. Employing the same reaction time (2, 5 or 10 min), micro-sized ZIF-11 was obtained using the traditional synthesis while nano-scale ZIF-11 was achieved only by using centrifugation synthesis. The small particle size obtained for nZIF-11 allowed the use of the wet MOF sample as a colloidal suspension stable in chloroform. This helped to prepare mixed matrix membranes (MMMs) by direct addition of the membrane polymer (polyimide Matrimid®) to the colloidal suspension, avoiding particle agglomeration resulting from drying. The MMMs were tested for H2/CO2 separation, improving the pure polymer membrane performance, with permeation values of 95.9 Barrer of H2 and a H2/CO2 separation selectivity of 4.4 at 35 °C. When measured at 200 °C, these values increased to 535 Barrer and 9.1.

Enhancement of the Electrochemical Performance of SWCNT dispersed in a Silica Sol-gel Matrix by Reactive Insertion of a Conducting Polymer

The electroassisted encapsulation of Single-Walled Carbon Nanotubes was performed into silica matrices (SWCNT@SiO2). This material was used as the host for the potentiostatic growth of polyaniline (PANI) to yield a hybrid nanocomposite electrode, which was then characterized by both electrochemical and imaging techniques. The electrochemical properties of the SWCNT@SiO2-PANI composite material were tested against inorganic (Fe3+/Fe2+) and organic (dopamine) redox probes. It was observed that the electron transfer constants for the electrochemical reactions increased significantly when a dispersion of either SWCNT or PANI was carried out inside of the SiO2 matrix. However, the best results were obtained when polyaniline was grown through the pores of the SWCNT@SiO2 material. The enhanced reversibility of the redox reactions was ascribed to the synergy between the two electrocatalytic components (SWCNTs and PANI) of the composite material.

Carbon-, sulfur-, and phosphorus-based charge transfer reactions in inductively coupled plasma–atomic emission spectrometry

In this work, the influence of carbon-, sulfur-, and phosphorus-based charge transfer reactions on the emission signal of 34 elements (Ag, Al, As, Au, B, Ba, Be, Ca, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ga, Hg, I, In, Ir, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Pd, Pt, S, Sb, Se, Sr, Te, and Zn) in axially viewed inductively coupled plasma–atomic emission spectrometry has been investigated. To this end, atomic and ionic emission signals for diluted glycerol, sulfuric acid, and phosphoric acid solutions were registered and results were compared to those obtained for a 1% w w− 1 nitric acid solution. Experimental results show that the emission intensities of As, Se, and Te atomic lines are enhanced by charge transfer from carbon, sulfur, and phosphorus ions. Iodine and P atomic emission is enhanced by carbon- and sulfur-based charge transfer whereas the Hg atomic emission signal is enhanced only by carbon. Though signal enhancement due to charge transfer reactions is also expected for ionic emission lines of the above-mentioned elements, no experimental evidence has been found with the exception of Hg ionic lines operating carbon solutions. The effect of carbon, sulfur, and phosphorus charge transfer reactions on atomic emission depends on (i) wavelength characteristics. In general, signal enhancement is more pronounced for electronic transitions involving the highest upper energy levels; (ii) plasma experimental conditions. The use of robust conditions (i.e. high r.f. power and lower nebulizer gas flow rates) improves carbon, sulfur, and phosphorus ionization in the plasma and, hence, signal enhancement; and (iii) the presence of other concomitants (e.g. K or Ca). Easily ionizable elements reduce ionization in the plasma and consequently reduce signal enhancement due to charge transfer reactions.

Towards Accurate and Efficient Description of Excited States

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Patch and whole of surface mass-transfer rate measurements on a stepped rotating cylinder electrode

A recently developed whole of surface electroplating technique was used to obtain mass-transfer rates in the separated flow region of a stepped rotating cylinder electrode. These data are compared with previously reported mass-transfer rates obtained with a patch electrode. It was found that the two methods yield different results, where at lower Reynolds numbers, the mass-transfer rate enhancement was noticeably higher for the whole of the surface electrode than for the patch electrode. The location of the peak mass transfer behind the step, as measured with a patch electrode, was reported to be independent of the Reynolds number in previous studies, whereas the whole of the surface electrode shows a definite Reynolds number dependence. Large eddy simulation results for the recirculating region behind a step are used in this work to show that this difference in behavior is related to the existence of a much thinner fluid layer at the wall for which the velocity is a linear junction of distance from the wall. Consequently, the diffusion layer no longer lies well within a laminar sublayer. It is concluded that the patch electrode responds to the wall shear stress for smooth wall flow as well as for the disturbed flow region behind the step. When the whole of the surface is electro-active, the response is to mass transfer even when this is not a sole function of wall shear stress. The results demonstrate that the choice of the mass-transfer measurement technique in corrosion studies can have a significant effect on the results obtained from empirical data.

Method for the generation and cultivation of functional three-dimensional mammary constructs without exogenous extracellular matrix

During puberty, pregnancy, lactation and postlactation, breast tissue undergoes extensive remodelling and the disruption of these events can lead to cancer. In vitro studies of mammary tissue and its malignant transformation regularly employ mammary epithelial cells cultivated on matrigel or floating collagen rafts. In these cultures, mammary epithelial cells assemble into three-dimensional structures resembling in vivo acini. We present a novel technique for generating functional mammary constructs without the use of matrix substitutes.

Recommendations and guidelines for the performance of accurate heat transfer measurements in rapid forming processes

The published requirements for accurate measurement of heat transfer at the interface between two bodies have been reviewed. A strategy for reliable measurement has been established, based on the depth of the temperature sensors in the medium, on the inverse method parameters and on the time response of the sensors. Sources of both deterministic and stochastic errors have been investigated and a method to evaluate them has been proposed, with the help of a normalisation technique. The key normalisation variables are the duration of the heat input and the maximum heat flux density. An example of application of this technique in the field of high pressure die casting is demonstrated. The normalisation study, coupled with previous determination of the heat input duration, makes it possible to determine the optimum location for the sensors, along with an acceptable sampling rate and the thermocouples critical response-time (as well as eventual filter characteristics). Results from the gauge are used to assess the suitability of the initial design choices. In particular the unavoidable response time of the thermocouples is estimated by comparison with the normalised simulation. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Mechanistic aspects of proton chain transfer: A computational study for the green fluorescent protein chromophore

We explore several models for the ground-state proton chain transfer pathway between the green fluorescent protein chromophore and its surrounding protein matrix, with a view to elucidating mechanistic aspects of this process. We have computed quantum chemically the minimum energy pathways (MEPs) in the ground electronic state for one-, two-, and three-proton models of the chain transfer. There are no stable intermediates for our models, indicating that the proton chain transfer is likely to be a single, concerted kinetic step. However, despite the concerted nature of the overall energy profile, a more detailed analysis of the MEPs reveals clear evidence of sequential movement of protons in the chain. The ground-state proton chain transfer does not appear to be driven by the movement of the phenolic proton off the chromophore onto the neutral water bridge. Rather, this proton is the last of the three protons in the chain to move. We find that the first proton movement is from the bridging Ser205 moiety to the accepting Glu222 group. This is followed by the second proton moving from the bridging water to the Ser205for our model this is where the barrier occurs. The phenolic proton on the chromophore is hence the last in the chain to move, transferring to a bridging “water” that already has substantial negative charge.

Validation of a generalized transfer function to noninvasively derive central blood pressure during exercise

Exercise brachial blood pressure ( BP) predicts mortality, but because of wave reflection, central ( ascending aortic) pressure differs from brachial pressure. Exercise central BP may be clinically important, and a noninvasive means to derive it would be useful. The purpose of this study was to test the validity of a noninvasive technique to derive exercise central BP. Ascending aortic pressure waveforms were recorded using a micromanometer-tipped 6F Millar catheter in 30 patients (56 +/- 9 years; 21 men) undergoing diagnostic coronary angiography. Simultaneous recordings of the derived central pressure waveform were acquired using servocontrolled radial tonometry at rest and during supine cycling. Pulse wave analysis of the direct and derived pressure signals was performed offline (SphygmoCor 7.01). From rest to exercise, mean arterial pressure and heart rate were increased by 20 +/- 10 mm Hg and 15 +/- 7 bpm, respectively, and central systolic BP ranged from 77 to 229 mm Hg. There was good agreement and high correlation between invasive and noninvasive techniques with a mean difference (+/- SD) for central systolic BP of -1.3 +/- 3.2 mm Hg at rest and -4.7 +/- 3.3 mm Hg at peak exercise ( for both r=0.995; P < 0.001). Conversely, systolic BP was significantly higher peripherally than centrally at rest (155 +/- 33 versus 138 +/- 32mm Hg; mean difference, -16.3 +/- 9.4mm Hg) and during exercise (180 +/- 34 versus 164 +/- 33 mm Hg; mean difference, -15.5 +/- 10.4 mm Hg; for both P < 0.001). True myocardial afterload is not reliably estimated by peripheral systolic BP. Radial tonometry and pulse wave analysis is an accurate technique for the noninvasive determination of central BP at rest and during exercise.