New methods for controlling twin configurations and characterizing twin boundaries in 5M Ni-Mn-Ga for the development of applications

Traditional methods for studying the magnetic shape memory (MSM) alloys Ni-Mn-Ga include subjecting the entire sample to a uniform magnetic field or completely actuating the sample mechanically. These methods have produced significant results in characterizing the MSM effect, the properties of Ni-Mn-Ga and have pioneered the development of applications from this material. Twin boundaries and their configuration within a Ni-Mn-Ga sample are a key component in the magnetic shape memory effect. Applications that are developed require an understanding of twin boundary characteristics and, more importantly, the ability to predictably control them. Twins have such a critical role that the twinning stress of a Ni-Mn-Ga crystal is the defining characteristic that indicates its quality and significant research has been conducted to minimize this property. This dissertation reports a decrease in the twinning stress, predictably controlling the twin configuration and characterizing the dynamics of twin boundaries. A reduction of the twinning stress is demonstrated by the discovery of Type II twins within Ni-Mn-Ga which have as little as 10% of the twinning stress of traditional Type I twins. Furthermore, new methods of actuating a Ni-Mn-Ga element using localized unidirectional or bidirectional magnetic fields were developed that can predictably control the twin configuration in a localized area of a Ni-Mn-Ga element. This method of controlling the local twin configuration was used in the characterization of twin boundary dynamics. Using a localized magnetic pulse, the velocity and acceleration of a single twin boundary were measured to be 82.5 m/s and 2.9 × 107 m/s2, and the time needed for the twin boundary to nucleate and begin moving was less than 2.8 μs. Using a bidirectional magnetic field from a diametrically magnetized cylindrical magnet, a highly reproducible and controllable local twin configuration was created in a Ni-Mn-Ga element which is the fundamental pumping mechanism in the MSM micropump that has been co-invented and extensively characterized by the author.

Expression of E-cadherin, Snail and Hakai in epithelial cells isolated from the primary tumor and from peritumoral tissue of invasive ductal breast carcinomas

Epithelial intercellular cohesion, mainly mediated by E-cadherin (CDH1) expression and function, may be deregulated during cancer cell invasion of adjacent tissues and lymphatic and vascular channels. CDH1 expression is down-modulated in invasive lobular breast carcinomas but its regulation in invasive ductal carcinomas (IDC) is less clear. CDH1 expression is repressed by transcription factors such as Snail (SNAI1) and its product is degraded after Hakai ubiquitination. We compared CDH1, SNAI1 and HAKAI mRNA expression in IDC and paired adjacent normal breast tissue and evaluated its relation with node metastasis and circulating tumor cells. Matched tumor/peritumoral and blood samples were collected from 30 patients with early IDC. Epithelial cells from each compartment (tumor/peritumoral) were recovered by an immunomagnetic method and gene expression was determined by real time RT-PCR. There were no differences in CDH1, SNAI1 and HAKAI mRNA expression between tumor and corresponding peritumoral samples and no differential tumoral gene expression according to nodal involvement. Another 30 patients with a long-term follow-up (at least 5 years) and a differential prognosis (good or poor, as defined by breast cancer death) had E-cadherin and Snail protein detected by immunohistochemistry in tumor samples. In this group, E-cadherin-positive expression, but not Snail, may be associated with a better prognosis. This is the first report simultaneously analyzing CDH1, SNAI1 and HAKAI mRNA expression in matched tumor and peritumoral samples from patients with IDC. However, no clear pattern of their expression could distinguish the invasive tumor compartment from its adjacent normal tissue.

p16 (INK4a) has clinicopathological and prognostic impact on oropharynx and larynx squamous cell carcinoma

CDKN2A encodes proteins such as p16 (INK4a), which negatively regulate the cell-cycle. Molecular genetic studies have revealed that deletions in CDKN2A occur frequently in cancer. Although p16 (INK4a) may be involved in tumor progression, the clinical impact and prognostic implications in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) are controversial. The objective of this study was to evaluate the frequency of the immunohistochemical expression of p16 (INK4a) in 40 oropharynx and 35 larynx from HNSCC patients treated in a single institution and followed-up at least for 10 years in order to explore potential associations with clinicopathological outcomes and prognostic implications. Forty cases (53.3%) were positive for p16 (INK4a) and this expression was more intense in non-smoking patients (P = 0.050), whose tumors showed negative vascular embolization (P = 0.018), negative lymphatic permeation (P = 0.002), and clear surgical margins (P = 0.050). Importantly, on the basis of negative p16 (INK4a) expression, it was possible to predict a probability of lower survival (P = 0.055) as well as tumors presenting lymph node metastasis (P = 0.050) and capsular rupture (P = 0.0010). Furthermore, increased risk of recurrence was observed in tumors presenting capsular rupture (P = 0.0083). Taken together, the alteration in p16 (INK4a) appears to be a common event in patients with oropharynx and larynx squamous cell carcinoma and the negative expression of this protein correlated with poor prognosis.

Rat vas deferens SERCA2 is modulated by Ca2+/calmodulin protein kinase II-mediated phosphorylation

Ca2+ pumps are important players in smooth muscle contraction. Nevertheless, little information is available about these pumps in the vas deferens. We have determined which subtype of sarco(endo)plasmic reticulum Ca2+-ATPase isoform (SERCA) is expressed in rat vas deferens (RVD) and its modulation by calmodulin (CaM)-dependent mechanisms. The thapsigargin-sensitive Ca2+-ATPase from a membrane fraction containing the highest SERCA levels in the RVD homogenate has the same molecular mass (∼115 kDa) as that of SERCA2 from the rat cerebellum. It has a very high affinity for Ca2+ (Ca0.5 = 780 nM) and a low sensitivity to vanadate (IC50 = 41 µM). These facts indicate that SERCA2 is present in the RVD. Immunoblotting for CaM and Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) showed the expression of these two regulatory proteins. Ca2+ and CaM increased serine-phosphorylated residues of the 115-kDa protein, indicating the involvement of CaMKII in the regulatory phosphorylation of SERCA2. Phosphorylation is accompanied by an 8-fold increase of thapsigargin-sensitive Ca2+ accumulation in the lumen of vesicles derived from these membranes. These data establish that SERCA2 in the RVD is modulated by Ca2+ and CaM, possibly via CaMKII, in a process that results in stimulation of Ca2+ pumping activity.

Promoting inflammatory lymphangiogenesis by vascular endothelial growth factor-C (VEGF-C) aggravated intestinal inflammation in mice with experimental acute colitis

Angiogenesis and lymphangiogenesis are thought to play a role in the pathogenesis of inflammatory bowel diseases (IBD). However, it is not understood if inflammatory lymphangiogenesis is a pathological consequence or a productive attempt to resolve the inflammation. This study investigated the effect of lymphangiogenesis on intestinal inflammation by overexpressing a lymphangiogenesis factor, vascular endothelial growth factor-C (VEGF-C), in a mouse model of acute colitis. Forty eight-week-old female C57BL/6 mice were treated with recombinant adenovirus overexpressing VEGF-C or with recombinant VEGF-C156S protein. Acute colitis was then established by exposing the mice to 5% dextran sodium sulfate (DSS) for 7 days. Mice were evaluated for disease activity index (DAI), colonic inflammatory changes, colon edema, microvessel density, lymphatic vessel density (LVD), and VEGFR-3mRNA expression in colon tissue. When acute colitis was induced in mice overexpressing VEGF-C, there was a significant increase in colonic epithelial damage, inflammatory edema, microvessel density, and neutrophil infiltration compared to control mice. These mice also exhibited increased lymphatic vessel density (73.0±3.9 vs 38.2±1.9, P<0.001) and lymphatic vessel size (1974.6±104.3 vs 1639.0±91.5, P<0.001) compared to control mice. Additionally, the expression of VEGFR-3 mRNA was significantly upregulated in VEGF-C156S mice compared to DSS-treated mice after induction of colitis (42.0±1.4 vs 3.5±0.4, P<0.001). Stimulation of lymphangiogenesis by VEGF-C during acute colitis promoted inflammatory lymphangiogenesis in the colon and aggravated intestinal inflammation. Inflammatory lymphangiogenesis may have pleiotropic effects at different stages of IBD.

Comparison of Model-Based Flow Rate Estimation Methods in Frequency-Converter-Driven Pumps and Fans

Fluid handling systems such as pump and fan systems are found to have a significant potential for energy efficiency improvements. To deliver the energy saving potential, there is a need for easily implementable methods to monitor the system output. This is because information is needed to identify inefficient operation of the fluid handling system and to control the output of the pumping system according to process needs. Model-based pump or fan monitoring methods implemented in variable speed drives have proven to be able to give information on the system output without additional metering; however, the current model-based methods may not be usable or sufficiently accurate in the whole operation range of the fluid handling device. To apply model-based system monitoring in a wider selection of systems and to improve the accuracy of the monitoring, this paper proposes a new method for pump and fan output monitoring with variable-speed drives. The method uses a combination of already known operating point estimation methods. Laboratory measurements are used to verify the benefits and applicability of the improved estimation method, and the new method is compared with five previously introduced model-based estimation methods. According to the laboratory measurements, the new estimation method is the most accurate and reliable of the model-based estimation methods.

Chocolate rheology

Rheology is the science that studies the deformation and flow of solids and fluids under the influence of mechanical forces. The rheological measures of a product in the stage of manufacture can be useful in quality control. The microstructure of a product can also be correlated with its rheological behavior allowing for the development of new materials. Rheometry permits attainment of rheological equations applied in process engineering, particularly unit operations that involve heat and mass transfer. Consumer demands make it possible to obtain a product that complies with these requirements. Chocolate industries work with products in a liquid phase in conching, tempering, and also during pumping operations. A good design of each type of equipment is essential for optimum processing. In the design of every process, it is necessary to know the physical characteristics of the product. The rheological behavior of chocolate can help to know the characteristics of application of the product and its consumers. Foods are generally in a metastable state. Their texture depends on the structural changes that occur during processing. Molten chocolate is a suspension with properties that are strongly affected by particle characteristics including not only the dispersed particles but also the fat crystals formed during chocolate cooling and solidification. Chocolate rheology is extensively studied, and it is known that chocolate texture and stability is strongly affected by the presence of specific crystals

Spectral characteristics of bacteriorhodopsin water solution

The object of the study is bacteriorhodopsin. This light-sensitive protein have been selected as perspective substance for optical and optoelectronic applications. Bacteriorhodopsin carries out pumping protons through the cell membrane. Biomolecule converts light into an electric signal when sandwiched between electrodes. These properties were utilized in this research to implement photosensors on the basis of BR layers. These properties were utilized in this research to the bR water solution. According to the absorption spectra and using Kramers – Kronig relation the extinction coefficient has been calculated, as well as the related change of the refractive index value.

Clever-1 ja sen ilmeneminen konditionaalisesti poistogeenisissä hiirimalleissa

Proteiinit ovat elimistön perusyksiköitä. Niiden oikeanlainen toiminta ja rakenne ovat välttämättömiä solujen tarkoituksenmukaiselle toiminnalle. CLEVER-1 (common lymphatic endothelial and vascular entohelial receptor-1) on tyypin 2 makrofageissa ja sinusoidaalisessa endoteelissä tavallisesti ilmentyvä proteiini, jonka yhteyttä elimistön normaaliin toimintaan ja moniin eri sairaustiloihin on pyritty selvittämään. Tämän syventävien opintojen kirjallisen työn tarkoituksena on koota kirjallisuuskatsaukseen tämänhetkinen tieto CLEVER-1 -molekyylistä sekä kokeellisessa osiossa tutkia kyseisen molekyylin ilmenemistä eri hiirimalleissa. Kirjallisuuskatsauksen artikkelit valittiin PubMed-tietokannasta. Kokeellisessa osiossa perehdyin CLEVER-1:n ilmenemiseen hiiren maksassa, munuaisessa ja keuhkoissa. Tarkoituksena oli tutkia molekyylin ilmenemistä villityypin hiirissä ja verrata ilmenemistä hiiriin, joissa CLEVER-1 on poistettu vain joko makrofageista tai endoteelisoluista (ns. konditionaalisesti poistogeeniset hiirimallit). Ilmenemistä tutkittiin kaksoisfluoresenssivärjäyksillä. Kirjallisuuskatsauksessa osoitan, miten CLEVER-1 on liitetty moniin eri sairaustiloihin, erityisesti syöpäsairauksiin sekä tulehduksellisiin sairauksiin. Lisäksi pyrin hieman kartoittamaan tulevaisuudennäkymiä CLEVER-1:een liittyvässä tutkimuksessa. Kokeellisessa osiossa sain tuloksia, jotka osoittavat, että konditionaalisesti poistogeeniset hiirimallit eivät toimi aivan odotetulla tavalla. CLEVER-1:tä ei ole kyetty poistamaan täysin halutuista kohdesoluista. Havaitsin kuitenkin joitakin eroja ilmenemisessä poistogeenisten ja villityypin hiirten välillä. Lisäksi CLEVER-1 ilmentyy bronkiolaaristen epiteelisolujen alla kaikkien hiirilinjojen keuhkoissa. Näiden solujen alkuperä on vielä toistaiseksi tuntematon.

Vuotovesien merkitys jätevesihuollossa

Yleisimmät viemäröintijärjestelmät ovat erillisviemäröinti ja sekaviemäröinti. Erillisviemä-röinnissä jäte- ja hulevedet johdetaan omissa verkostoissa. Sekaviemäröinnissä kaikki viemä-röitävät vedet virtaavat samassa verkostossa. Vuotoveden osuus jätevesiviemäriverkostossa virtaavasta jätevedestä on keskimäärin yli 30 prosenttia. Vuotovesiselvityksen avulla pyritään selvittämään vuotoveden esiintymisalueet ja mahdolliset vuotokohteet. Mallintamalla laadittu selvitys tarjoaa mahdollisuuden tarkastella verkostoa kokonaisuutena ja erilaisissa käyttötilan-teissa. Tämä työ perustuu Joensuun kantakaupungin viemäriverkostosta mallintamalla laadit-tuun vuotovesiselvitykseen. Työssä on tarkoitus selvittää vuotovesistä aiheutuvan lisäener-giantarpeen ja kasvihuonekaasupäästöjen kasvua sekä pohtia verkoston omistussuhteiden, sään ääri-ilmiöiden ja taajuusmuuttajien vaikutuksia vuotovesien hallintaan. Lisäksi selvitetään voidaanko tuloksista tehdä valtakunnallisia yleistyksiä. Joensuun viemäriverkostossa jätevesien pumppaukseen käytetystä energiasta noin 43 prosent-tia kuluu vuotovesien pumppaukseen. Siitä aiheutuu vuosittain 480 MWh:n lisäenergiantarve, joka johtaa 106 tonnin hiilidioksidipäästöihin. Lisäenergiantarpeesta aiheutuva hiilidioksidi-päästö on pieni liikenteen aiheuttamaan päästöön verrattuna. Saneerauksilla voidaan saavuttaa 60 prosentin vähennys vuotovesimäärään. Tavoitteeksi tulisi asettaa keskusta-alueella olevien sekaviemäreiden korvaaminen erillisviemäreillä esimerkiksi lähimmän 10 vuoden aikana ja vuotovesimäärän yleinen vähentäminen koko verkoston alueella. Ilmastonmuutoksen myötä yleistyvät rankkasateet lisäävät vuotovesimäärää etenkin sekaviemäröidyillä alueilla. Tämä korostaa sekaviemäröidyn verkoston korjaustoimenpiteiden tärkeyttä. Taajuusmuuttajien yleistyvä käyttö tasaa haitallisia virtaamapiikkejä. Optimaaliseksi säädetty pyörimisnopeus pienentää merkittävästi pumppujen energiankulutusta. Työstä saadut tulokset ovat valtakun-nallisella tasolla suuntaa antavia. Tarkemmat yleistykset vaativat useista erikokoisista verkos-toista tehtyjen vuotovesiselvitystulosten analysointia.

Comparative study of bovine heart and bacillus subtilis cytochrome c oxidase vesicles and the influence of bulk pH on cytochrome c oxidase components

Studies on the steady state behavior of soluble cytochrome c oxidase are extensive. These studies have examined the influence of ionic strength and pH and may provide answers to questions such as the link between proton translocation and charge separation. The present study examined the influence of external bulk pH on ApH formation, biphasic kinetics, and steady state reduction of cytochromes c and a of cytochrome c oxidase in proteoliposomes. Bulk pH has an appreciable effect on ApH formation and steady state reduction levels of cytochromes c and 8. Bulk pH affected total Vmax and Km at the low affinity binding site of cytochrome c. This study also examined the influence of bovine serum albumin and free fatty acids on proton pumping activity in bovine heart proteoliposomes. Proton pumping activity decreased after treatment with BSA, and was subsequently reinstated after further treatment with FFA. Much study in the superfamily of haem/copper oxidases has recently been devoted to the bacterial oxidases. The present study has examined some protein composition characteristics and bioenergetic features of Bacillus subtilis cytochrome caa3 oxidase. Results provide evidence for the structural composition of the enzyme in relation to the covalently bound cytochrome c to the oxidas~. Bioenergetically, caa3 COV showed appreciable proton pumping activity. Steady state analysis of the caa3 COV showed significantly different cytochrome c and a reduction characteristics compared to the bovine enzyme.

Rôle de la molécule CD47 dans l’homéostasie du système immunitaire

Les travaux antérieurs du laboratoire ont démontré le rôle du CD47 dans la fonction des cellules dendritiques ainsi que dans l’induction des lymphocytes T régulateurs (Tregs) chez l’humain in vitro. Notre premier objectif était de déterminer le rôle de CD47 sur la fonction des DCs in vivo. Nos travaux démontrent que le CD47 contrôle sélectivement la migration des DCs au travers des vaisseaux lymphatiques et des barrières cellulaires endothéliales in vivo sans interférer avec celle des lymphocytes T et B. Des expériences de migration compétitive et d’ immunisation active avec des DCs myéloïdes démontrent que la migration des DCs est dépendante de l’expression du CD47 sur les DCs et non sur les cellules endothéliales. Ce défaut de migration est corrélé avec l’absence de DCs spléniques dans la zone marginale chez nos souris CD47-/-. Notre second objectif était de déterminer le rôle de CD47 dans l’homéostasie et la fonction des Tregs. Nous démontrons que l’expression du CD47 contrôle sélectivement l’homéostasie d’une sous-population de Tregs CD103+ à l’état de base. La proportion de cellules activées/mémoires (CD44hi CD62Llo ) Foxp3+ CD103+ augmente rapidement au cours du vieillissement chez nos souris CD47-/- comparée aux souris CD47+/+ du même âge, tandis que le pourcentage de cellules (CD44loCD62Lhi) Foxp3+ CD103- reste comparable entre les deux souches de souris. En conclusion, le CD47 inhibe la prolifération excessive des Tregs CD103+ empêchant ainsi l’accumulation de ces cellules en absence d’inflammation. Les DCs et les Tregs sont étroitement régulées de manière reciproque. Cette régulation croisée contribue au maintien d’un équilibre entre l’immunité protectrice et la tolérance. La perspective de nos travaux est d’approfondir nos connaissances sur le rôle du CD47 et de ses ligands dans la régulation des DCs par les Tregs et vice et versa. Les DCs et les Tregs étant impliqués dans la pathogenèse de multiples maladies telles que le cancer, les maladies infectieuses et les maladies auto-immunes. Par conséquent, nos études pourraient ouvrir des portes à de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Exploration de l’expérience de tirer son lait par les mères : constats dans une optique de design

Le tire-lait est un appareil conçu pour aider les mères durant l’allaitement. Selon la recherche préliminaire effectuée, c’est un thème très peu exploré dans les études; il est donc difficile d’affirmer si le produit répond correctement aux besoins reliés à son usage et à son utilité ou comment il s’intègre dans l’allaitement. Les fondements de l’étude exploratoire ont été bâtis sur ces enjeux dans le but de comprendre l’expérience d’usage du tire-lait. Inspirée de l’approche phénoménologique centrée sur l’usager, l’étude a permis d’amasser des données qualitatives à travers des entrevues semi-dirigées auprès de sept participantes. L’analyse de ces données a permis d’identifier les thèmes importants qui ont mené à des constats, rédigés dans une optique de design. L’étude a trouvé que c’est souvent quand la réalité de l’allaitement au sein rattrape les mères qu’elles vont vouloir se procurer un tire-lait, en s’inspirant des marques utilisées dans les hôpitaux par manque de temps. Le tire-lait devient alors principalement utile pour se désengorger et pour la liberté qu’il procure, s’intégrant dans une routine. Le tire-lait est par contre peu ergonomique; il semble y avoir un décalage entre le concept proposé et les manipulations réelles, notamment au niveau de la mise en marche, des bouteilles et des embouts. Ces résultats de l’étude pourraient être intégrés dans le tire-lait pour mieux représenter la réalité du contexte, de la pratique et de l’usage du produit. Ils pourraient ainsi nourrir le processus de conception dans un projet futur afin d’améliorer le design du tire-lait.

Implication de polymorphismes génétiques dans la prédisposition des humains à l'insuffisance cardiaque et leur réponse au traitement pharmacothérapeutique.

Le système cardiovasculaire est composé d'un cœur qui pompe régulièrement le sang à travers des artères afin d'alimenter tous les tissus corporels en oxygène et nutriments qui leur sont nécessaires. Une caractéristique particulière de ce système est son aspect fermé, où le sang fait un cycle constant commençant par le ventricule gauche, allant vers tous les tissus corporels, revenant vers le cœur et le ventricule droit, étant propulsé vers la circulation pulmonaire en retournant au ventricule gauche. L'insuffisance cardiaque est alors une incapacité du cœur à effectuer sa tâche de pomper le sang efficacement. Une série d'ajustements sont alors enclenchés pour rétablir un débit sanguin adéquat; cette réponse systémique est principalement menée par le système rénine-angiotensine-aldostérone ainsi que par le système adrénergique. À court terme, le flot sanguin est rétabli et le métabolisme corporel continue comme si rien n'était, de telle sorte que, souvent ce stade passe inaperçu et les individus qui en sont affectés sont asymptomatiques. Cependant, le cœur doit alors fournir un effort constant supérieur et si la cause n'est pas résolue, la condition cardiaque se dégradera encore plus. Si tel est le cas, pour s'ajuster à cette nouvelle réalité, le cœur, comme tout muscle, deviendra plus massif et changera de conformation afin de répondre à sa nouvelle charge de travail. Cette transformation cardiaque est communément connue sous le terme de remodelage. Par contre, le remodelage cardiaque est délétère à long terme et entrave encore plus le cœur à bien effectuer sa tâche. Au fur et à mesure que la fonction cardiaque décline, les systèmes compensatoires persistent et s'intensifient; il y a alors établissement d'un cercle vicieux destructeur qui ne peut être renversé que par une transplantation cardiaque. Entre temps, des thérapies inhibant le système rénine-angiotensine-aldostérone et le système adrénergique se sont avérés très efficaces pour prolonger la survie, diminuer la mortalité, réduire les hospitalisations ainsi que soulager la symptomatologie associée à l'insuffisance cardiaque. Par contre, ces régimes thérapeutiques ne semblent pas induire une réponse positive chez tous les patients, de sorte que certains n'en retirent pas de bénéfices tangibles, tandis que d'autres éprouvent plusieurs difficultés à les tolérer. Suite à des analyses rétrospectives, surtout en comparant la réponse thérapeutique entre des populations de diverses ethnies, les variations génétiques, particulièrement les polymorphismes ayant le potentiel de moduler le mécanisme d'action de la pharmacothérapie, furent proposés comme responsables de cette variabilité dans la réponse aux médicaments. Certains ont aussi proposé que certains polymorphismes pourraient être considérés comme des facteurs de risque prédisposant à l'insuffisance cardiaque ou coupables de moduler sa progression en tant que facteurs aggravants ou atténuants. Avec de telles hypothèses proposées, plusieurs associations génétiques furent étudiées en commençant par des gènes directement impliqués dans la pathogénèse de cette maladie. Dans le cadre de cette thèse, nous allons revoir les diverses données disponibles dans la littérature au sujet de l'influence que peuvent avoir les divers polymorphismes impliqués dans la prédisposition, la progression et la pharmacogénétique de l'insuffisance cardiaque.