Molecular Dynamics Simulation of Barnacle Cement

Barnacle cement is an underwater adhesive that is used for permanent settlement. Its main components are insoluble protein complexes that have not been fully studied. In present article, we chose two proteins of barnacle cement for study, 36-KD protein and Mrcp-100K protein. In order to investigate the characteristic of above two proteins, we introduced the method of molecular modeling. And the simulation package GROMACS was used to simulate the behavior of these proteins. In this article, before the simulations, we introduce some theories to predict the time scale for polymer relaxation. During the simulation, we mainly focus on two properties of these two proteins: structural stability and adhesive force to substrate. First, we simulate the structural stability of two proteins in water, and then the stability of 36-KD protein in seawater environment is investigated. We find that the stability varies in the different environments. Next, to study adhesive ability of two proteins, we simulate the process of peeling the two proteins from the substrate (graphite). Then, we analyze the main reasons of these results. We find that hydrogen bonds in proteins play an important role in the protein stability. In the process of the peeling, we use Lennard-Jones 12-6 potential to calculate the van der Waals interactions between proteins and substrate.

Resveratrol prevents inflammation-dependent hepatic melanoma metastasis by inhibiting the secretion and effects of interleukin-18

Background: Implantation and growth of metastatic cancer cells at distant organs is promoted by inflammation-dependent mechanisms. A hepatic melanoma metastasis model where a majority of metastases are generated via interleukin-18-dependent mechanisms was used to test whether anti-inflammatory properties of resveratrol can interfere with mechanisms of metastasis. Methods: Two experimental treatment schedules were used: 1) Mice received one daily oral dose of 1 mg/kg resveratrol after cancer cell injection and the metastasis number and volume were determined on day 12. 2) Mice received one daily oral dose of 1 mg/kg resveratrol along the 5 days prior to the injection of cancer cells and both interleukin-18 (IL-18) concentration in the hepatic blood and microvascular retention of luciferase-transfected B16M cells were determined on the 18(th) hour. In vitro, primary cultured hepatic sinusoidal endothelial cells were treated with B16M-conditioned medium to mimic their in vivo activation by tumor-derived factors and the effect of resveratrol on IL-18 secretion, on vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) expression and on tumor cell adhesion were studied. The effect of resveratrol on melanoma cell activation by IL-18 was also studied. Results: Resveratrol remarkably inhibited hepatic retention and metastatic growth of melanoma cells by 50% and 75%, respectively. The mechanism involved IL-18 blockade at three levels: First, resveratrol prevented IL-18 augmentation in the blood of melanoma cell-infiltrated livers. Second, resveratrol inhibited IL-18-dependent expression of VCAM-1 by tumor-activated hepatic sinusoidal endothelium, preventing melanoma cell adhesion to the microvasculature. Third, resveratrol inhibited adhesion-and proliferation-stimulating effects of IL-18 on metastatic melanoma cells through hydrogen peroxide-dependent nuclear factor-kappaB translocation blockade on these cells. Conclusions: These results demonstrate multiple sites for therapeutic intervention using resveratrol within the prometastatic microenvironment generated by tumor-induced hepatic IL-18, and suggest a remarkable effect of resveratrol in the prevention of inflammation-dependent melanoma metastasis in the liver.

Effects of human chorionic gonadotropin (HCG), toad and Clarias pituitary hormogenates on spawning in the catfish: Clarias Lazera (C. and V.) and Clarias anguillaris (Linne)

Experiment on induced spawning of Clarias lazera and C. anguillaris using human chorionic gonadotropin (HCG) freshly prepared toad and Clarias pituitary hormogenates were carried out. Clarias pituitary hormogenates induced spawning in C. lazera and C. anguillaris at dosage levels of 0.27-0.46 mg/150 g body weight or 2 glands/fish of equivalent weights. HCG induced spawning in C. anguillaris at 500 i.u/500 g body weight but failed in C. lazera. Toad pituitary was not successful at even a higher dosage level of 0.60 mg/150 g body weight. The implications of these results are discussed. Spawning occurred in the HCG (and Clarias pituitary treated females in less than 12 hours after injection and subsequent examination of ovaries of the spawned fish showed incomplete spawning. Furthermore, fertilization occurred, following spawning in the piscine pituitary hormone treated male and female fish but failed in the HCG (treated pair. A mean fertilization rate of 50-90% was recorded. Possible explanations of these observations are advanced. The hatching time of 24-48 hours and a mean hatching rate of 75-90% were recorded. A high larval mortality of up to 95% was observed in the post yolk-sac stag after 8 days. The need for the development of appropriate larval food for Clarias species in culture practice is stressed

Experimental Demonstration Of A New Concept Of Drag Reduction And Thermal Protection For Hypersonic Vehicles

A new idea of drag reduction and thermal protection for hypersonic vehicles is proposed based on the combination of a physical spike and lateral jets for shock-reconstruction. The spike recasts the bow shock in front of a blunt body into a conical shock, and the lateral jets work to protect the spike tip from overheating and to push the conical shock away from the blunt body when a pitching angle exists during flight. Experiments are conducted in a hypersonic wind tunnel at a nominal Mach number of 6. It is demonstrated that the shock/shock interaction on the blunt body is avoided due to injection and the peak pressure at the reattachment point is reduced by 70% under a 4A degrees attack angle.

Preliminary studies on the effects of light duration on the growth and performance of Clarias gariepinus fingerlings

The effects of light duration on the growth and performance of Clarias gariepinus fingerlings were investigated using artificial methods to simulate continuous day length and absolute darkness. The normal day length (12-H Light and 12-H Darkness) served as the control. Among some of the factors affected by the varying photoperiods there were body coloration, feeding efficiency, survival rate and Specific Growth Rate (SGR). There was notably no significant difference between the SGR of the 0-photoperiod culture and the control (P>0.05) but there was significant difference between the 0-photoperiod and the 24-H photoperiod experiment (P<0.05). The haematological profile analysed showed various degrees of changes in the blood parameters of fish cultured under different photoperiods. These changes however, did not show significant differences when subjected to statistical analysis

Frictional properties of faults : from observation on the Longitudinal Valley Fault, Taiwan, to dynamic simulations

Faults can slip either aseismically or through episodic seismic ruptures, but we still do not understand the factors which determine the partitioning between these two modes of slip. This challenge can now be addressed thanks to the dense set of geodetic and seismological networks that have been deployed in various areas with active tectonics. The data from such networks, as well as modern remote sensing techniques, indeed allow documenting of the spatial and temporal variability of slip mode and give some insight. This is the approach taken in this study, which is focused on the Longitudinal Valley Fault (LVF) in Eastern Taiwan. This fault is particularly appropriate since the very fast slip rate (about 5 cm/yr) is accommodated by both seismic and aseismic slip. Deformation of anthropogenic features shows that aseismic creep accounts for a significant fraction of fault slip near the surface, but this fault also released energy seismically, since it has produced five M_w>6.8 earthquakes in 1951 and 2003. Moreover, owing to the thrust component of slip, the fault zone is exhumed which allows investigation of deformation mechanisms. In order to put constraint on the factors that control the mode of slip, we apply a multidisciplinary approach that combines modeling of geodetic observations, structural analysis and numerical simulation of the "seismic cycle". Analyzing a dense set of geodetic and seismological data across the Longitudinal Valley, including campaign-mode GPS, continuous GPS (cGPS), leveling, accelerometric, and InSAR data, we document the partitioning between seismic and aseismic slip on the fault. For the time period 1992 to 2011, we found that about 80-90% of slip on the LVF in the 0-26 km seismogenic depth range is actually aseismic. The clay-rich Lichi M\'elange is identified as the key factor promoting creep at shallow depth. Microstructural investigations show that deformation within the fault zone must have resulted from a combination of frictional sliding at grain boundaries, cataclasis and pressure solution creep. Numerical modeling of earthquake sequences have been performed to investigate the possibility of reproducing the results from the kinematic inversion of geodetic and seismological data on the LVF. We first investigate the different modeling strategy that was developed to explore the role and relative importance of different factors on the manner in which slip accumulates on faults. We compare the results of quasi dynamic simulations and fully dynamic ones, and we conclude that ignoring the transient wave-mediated stress transfers would be inappropriate. We therefore carry on fully dynamic simulations and succeed in qualitatively reproducing the wide range of observations for the southern segment of the LVF. We conclude that the spatio-temporal evolution of fault slip on the Longitudinal Valley Fault over 1997-2011 is consistent to first order with prediction from a simple model in which a velocity-weakening patch is embedded in a velocity-strengthening area.

Continuous stochastic processes

A general review of stochastic processes is given in the introduction; definitions, properties and a rough classification are presented together with the position and scope of the author's work as it fits into the general scheme.

The first section presents a brief summary of the pertinent analytical properties of continuous stochastic processes and their probability-theoretic foundations which are used in the sequel.

The remaining two sections (II and III), comprising the body of the work, are the author's contribution to the theory. It turns out that a very inclusive class of continuous stochastic processes are characterized by a fundamental partial differential equation and its adjoint (the Fokker-Planck equations). The coefficients appearing in those equations assimilate, in a most concise way, all the salient properties of the process, freed from boundary value considerations. The writer’s work consists in characterizing the processes through these coefficients without recourse to solving the partial differential equations.

First, a class of coefficients leading to a unique, continuous process is presented, and several facts are proven to show why this class is restricted. Then, in terms of the coefficients, the unconditional statistics are deduced, these being the mean, variance and covariance. The most general class of coefficients leading to the Gaussian distribution is deduced, and a complete characterization of these processes is presented. By specializing the coefficients, all the known stochastic processes may be readily studied, and some examples of these are presented; viz. the Einstein process, Bachelier process, Ornstein-Uhlenbeck process, etc. The calculations are effectively reduced down to ordinary first order differential equations, and in addition to giving a comprehensive characterization, the derivations are materially simplified over the solution to the original partial differential equations.

In the last section the properties of the integral process are presented. After an expository section on the definition, meaning, and importance of the integral process, a particular example is carried through starting from basic definition. This illustrates the fundamental properties, and an inherent paradox. Next the basic coefficients of the integral process are studied in terms of the original coefficients, and the integral process is uniquely characterized. It is shown that the integral process, with a slight modification, is a continuous Markoff process.

The elementary statistics of the integral process are deduced: means, variances, and covariances, in terms of the original coefficients. It is shown that an integral process is never temporally homogeneous in a non-degenerate process.

Finally, in terms of the original class of admissible coefficients, the statistics of the integral process are explicitly presented, and the integral process of all known continuous processes are specified.

Variação temporal de uma comunidade fitoplanctônica do reservatório de APM-Manso através de modelagem ecológica tridimensional.

A ecologia de reservatórios, que são ecossistemas complexos, dinâmicos e artificiais, vem assumindo destaque no Brasil. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade da aplicação, no reservatório de APM-Manso, de um modelo ecológico tridimensional em estudos sobre a dinâmica fitoplanctônica, simulando a variação temporal do fitoplâncton para cenários distintos de carga de nutrientes. O modelo CAEDYM foi acoplado ao ELCOM e simulação foi realizada em duas etapas: uma hidrodinâmica e outra ecológica. Escolheu-se para as simulações o período de cinco meses, a partir de 1 de setembro de 2005. Foram construídos dois cenários de simulação, o primeiro contendo os valores reais de carga de nutrientes dos principais rios contribuintes medidos em campo, e o segundo com redução na carga nutricional destes rios, simulando um possível processo de substituição de áreas florestadas por áreas de pastagem na bacia do rio Manso. A comunidade fitoplanctônica simulada apresentou rápidas respostas à disponibilidade nutricional do ambiente, e os resultados obtidos corroboraram com diversas teorias sobre as estratégias adaptativas e sobre as dinâmicas algais. Dentre as classes simuladas, Bacillariophyceae e Cryptophyceae se mostraram mais sensíveis às reduções de carga, enquanto Chrolophyceae e Cyanophyceae, apesar de terem suas biomassas reduzidas, sofreram menos com o impacto, sugerindo estarem mais adaptadas à limitação de nutrientes. Os picos chuvosos influenciaram positivamente as taxas de crescimento das Bacillariophyceae apenas no Cenário 1, uma vez que a limitação por nutrientes foi mais decisiva para esta classe no Cenário 2. Observou-se em ambas as simulações uma tendência de substituição na dominância de Cyanophyceae por Chlorophyceae.

Redução de dimensionalidade em equilíbrio de fases fluidas

Atualmente, existem modelos matemáticos capazes de preverem acuradamente as relações entre propriedades de estado; e esta tarefa é extremamente importante no contexto da Engenharia Química, uma vez que estes modelos podem ser empregados para avaliar a performance de processos químicos. Ademais, eles são de fundamental importância para a simulação de reservatórios de petróleo e processos de separação. Estes modelos são conhecidos como equações de estado, e podem ser usados em problemas de equilíbrios de fases, principalmente em equilíbrios líquido-vapor. Recentemente, um teorema matemático foi formulado (Teorema de Redução), fornecendo as condições para a redução de dimensionalidade de problemas de equilíbrios de fases para misturas multicomponentes descritas por equações de estado cúbicas e regras de mistura e combinação clássicas. Este teorema mostra como para uma classe bem definidade de modelos termodinâmicos (equações de estado cúbicas e regras de mistura clássicas), pode-se reduzir a dimensão de vários problemas de equilíbrios de fases. Este método é muito vantajoso para misturas com muitos componentes, promovendo uma redução significativa no tempo de computação e produzindo resultados acurados. Neste trabalho, apresentamos alguns experimentos numéricos com misturas-testes usando a técnica de redução para obter pressões de ponto de orvalho sob especificação de temperaturas.

Modelagem e simulação do escoamento imiscível em meios porosos fractais descritos pela equação de Kozeny-Carman Generalizada

O presente trabalho trata do escoamento bifásico em meios porosos heterogêneos de natureza fractal, onde os fluidos são considerados imiscíveis. Os meios porosos são modelados pela equação de Kozeny-Carman Generalizada (KCG), a qual relaciona a porosidade com a permeabilidade do meio através de uma nova lei de potência. Esta equação proposta por nós é capaz de generalizar diferentes modelos existentes na literatura e, portanto, é de uso mais geral. O simulador numérico desenvolvido aqui emprega métodos de diferenças finitas. A evolução temporal é baseada em um esquema de separação de operadores que segue a estratégia clássica chamada de IMPES. Assim, o campo de pressão é calculado implicitamente, enquanto que a equação da saturação da fase molhante é resolvida explicitamente em cada nível de tempo. O método de otimização denominado de DFSANE é utilizado para resolver a equação da pressão. Enfatizamos que o DFSANE nunca foi usado antes no contexto de simulação de reservatórios. Portanto, o seu uso aqui é sem precedentes. Para minimizar difusões numéricas, a equação da saturação é discretizada por um esquema do tipo "upwind", comumente empregado em simuladores numéricos para a recuperação de petróleo, o qual é resolvido explicitamente pelo método Runge-Kutta de quarta ordem. Os resultados das simulações são bastante satisfatórios. De fato, tais resultados mostram que o modelo KCG é capaz de gerar meios porosos heterogêneos, cujas características permitem a captura de fenômenos físicos que, geralmente, são de difícil acesso para muitos simuladores em diferenças finitas clássicas, como o chamado fenômeno de dedilhamento, que ocorre quando a razão de mobilidade (entre as fases fluidas) assume valores adversos. Em todas as simulações apresentadas aqui, consideramos que o problema imiscível é bidimensional, sendo, portanto, o meio poroso caracterizado por campos de permeabilidade e de porosidade definidos em regiões Euclideanas. No entanto, a teoria abordada neste trabalho não impõe restrições para sua aplicação aos problemas tridimensionais.

Planejamento de atividades da construção predial visando a redução de perdas de processo na ótica da construção enxuta.

Adaptada dos conceitos da produção enxuta, a construção enxuta é uma filosofia de gestão da produção voltada à construção civil. Dos cinco princípios enxutos em que se baseia, o que mais tem se estudado desde a publicação do Relatório Técnico n72 Aplicação da Nova Filosofia de Produção à Construção (publicado pelo CIFE Center for Integrated Facility Engineering, ligado à Universidade de Stanford, EUA) é o Fluxo Contínuo. A idéia de manter o fluxo contínuo está diretamente ligada à continuidade da produtividade, ou seja, manter a produtividade em uma taxa constante. Aplicar o conceito enxuto de fluxo contínuo através da manutenção das taxas de produtividade significa gerenciar o empreendimento de modo que a execução das atividades se mantenha de acordo com os parâmetros estabelecidos durante a fase de planejamento. Por meio de ferramentas enxutas de gerenciamento é feita a simulação em Excel de três atividades pertencentes ao processo de execução de lajes prediais de edifícios construídos em estruturas metálicas: steel deck, armação e concretagem. A elaboração da planilha possibilita a avaliação das perdas ocorridas durante a execução das atividades sob a ótica do conceito de atrasos e esperas. A soma destas perdas resulta ainda em dois efeitos distintos considerados como perdas acumuladas e perdas compensadas, proporcionando ao gerente do empreendimento dados consistentes para traçar estratégicas para eliminação do desperdício ou uma antevisão dos desperdícios que podem estar associados à execução das atividades se estas forem mal planejadas.

Age validation, growth, mortality, and demographic modeling of spotted gully shark (Triakis megalopterus) from the southeast coast of South Africa

This study documents validation of vertebral band-pair formation in spotted gully shark (Triakis megalopterus) with the use of fluorochrome injection and tagging of captive and wild sharks over a 21-year period. Growth and mortality rates of T. megalopterus were also estimated and a demographic analysis of the species was conducted. Of the 23 OTC (oxytetracycline) -marked vertebrae examined (12 from captive and 11 from wild sharks), seven vertebrae (three from captive and four from wild sharks) exhibited chelation of the OTC and fluoresced under ultraviolet light. It was concluded that a single opaque and translucent band pair was deposited annually up to at least 25 years of age, the maximum age recorded. Reader precision was assessed by using an index of average percent error calculated at 5%. No significant differences were found between male and female growth patterns (P>0.05), and von Bertalanffy growth model parameters for combined sexes were estimated to be L∞=1711.07 mm TL, k=0.11/yr and t0=–2.43 yr (n=86). Natural mortality was estimated at 0.17/yr. Age at maturity was estimated at 11 years for males and 15 years for females. Results of the demographic analysis showed that the population, in the absence of fishing mortality, was stable and not significantly different from zero and particularly sensitive to overfishing. At the current age at first capture and natural mortality rate, the fishing mortality rate required to result in negative population growth was low at F>0.004/ yr. Elasticity analysis revealed that juvenile survival was the principal factor in explaining variability in population growth rate.

Influência do Complexo Vulcânico de Abrolhos na evolução tectono-sedimentar da porção centro-sul da bacia do Espírito Santo

A busca por novas acumulações de hidrocarbonetos necessita de esforços exploratórios contínuos, gerando novas possibilidades e modelos geológicos e diminuindo os riscos associados à atividade exploratória. O interesse no entendimento da formação de armadilhas, migração e reservatórios de hidrocarbonetos, associado à halocinese motivou a realização deste trabalho. Apresenta-se como principal objetivo deste trabalho a caracterização e a descrição da evolução halocinética na porção centro-sul da bacia do Espírito Santo. Dados de poços, sísmicos e gravimetria foram utilizados com o intuito de gerar uma interpretação geológica integrada, possibilitando entender à influência do Complexo Vulcânico de Abrolhos (CVA) na evolução tectonossedimentar da área, por meio da técnica de restauração de seção geológica. Na área estudada, ocorreu uma intensa atividade halocinética, já a partir do Albiano, em resposta a distensão causada pela subsidência da bacia e a abertura do Atlântico Sul. Durante o Neocretáceo, cunhas clásticas do Rio Doce adentraram na bacia provocando um novo pulso halocinético, resultando num aumento da taxa de sedimentação nas mini-bacias. Em outras regiões esta progradação causou a migração da camada-mãe de sal para porções distais da bacia, acarretando uma deficiência no suprimento de sal. Isto ocasionou o colapso de alguns diápiros associados a uma quiescência tectônica na área. A principal fase tectônica na área ocorreu no Eoterciário, época em que ocorre a implantação do CVA, formando estilos estruturais característicos de terrenos compressivos, com falhas de empurrão, popups, dobras e gotas de sal. Esta nova configuração tectônica na área mudou os eixos dos principais depocentros, que passaram a ser controlados pelos altos estruturais gerados pela tectônica compressiva, e pelos seus baixos relativos, que passaram a receber os sedimentos sin-tectônicos. (As associações destas características de remobilização tectonossedimentar formou uma nova compartimentação, a saber: a) Zona de translação; b) Zona dobrada e c) Zona de Cavalgamento com falhas de empurrão . Esta nova configuração tectônica tem sua formação diretamente relacionada à implantação do CVA.

Aplicação do modelo hidrológico SWMM na gestão das águas pluviais urbanas: estudo de caso da bacia hidrográfica do Rio Morto, Rio de Janeiro.

O crescimento da população e dos núcleos urbanos durante o século XX, sobretudo nos países em desenvolvimento, contribuiu para o aumento das áreas impermeáveis das bacias hidrográficas, com impactos importantes nos sistemas de drenagem urbana e na ocorrência de enchentes associadas. As enchentes trazem prejuízos materiais, na saúde e sociais. Recentemente, têm sido propostas práticas conservacionistas e medidas compensatórias, que buscam contribuir para o controle das enchentes urbanas, através do retardo do pico e amortecimento dos hidrogramas. Modelos matemáticos hidrológicos-hidráulicos permitem a simulação da adoção destas medidas de controle, demonstrando e otimizando sua localização. Esta dissertação apresenta os resultados da aplicação do modelo hidrológico Storm Water Management Model (SWMM) à bacia hidrográfica de estudo e representativa do rio Morto localizada em área peri-urbana em Jacarepaguá na cidade do Rio de Janeiro, com área de 9,41 km. O processamento do modelo SWMM foi realizado com o apoio da interface Storm and Sanitary Analysis (SSA), integrada ao sistema AutoCAD Civil 3D. Além da verificação da adequabilidade do modelo à representação dos sistemas hidrológico e hidráulico na bacia, foram desenvolvidos estudos para dois cenários como medidas de controle de enchentes: cenário 1, envolvendo implantação de um reservatório de detenção e, cenário 2, considerando a implantação de reservatórios de águas pluviais nos lotes. Os hidrogramas resultantes foram comparados ao hidrograma resultante da simulação nas condições atuais. Além disso, foram avaliados os custos associados a cada um dos cenários usando o sistema de orçamento da Empresa Rio Águas da PCRJ. Nas simulações foram adotadas a base cartográfica, e os dados climatológicos e hidrológicos previamente observados no contexto do projeto HIDROCIDADES, Rede de Pesquisa BRUM/FINEP, na qual este estudo se insere. Foram representados os processos de geração e propagação do escoamento superficial e de base. Durante o processo de calibração, realizou-se a análise de sensibilidade dos parâmetros, resultando como parâmetros mais sensíveis os relativos às áreas impermeáveis, especialmente o percentual de área impermeável da bacia (Ai). A calibração foi realizada através do ajuste manual de sete parâmetros do escoamento superficial e cinco do escoamento de base para três eventos. Foram obtidos coeficientes de determinação entre 0,52 e 0,64, e a diferença entre os volumes escoados e observados entre 0,60% e 4,96%. Para a validação do modelo foi adotado um evento pluviométrico excepcional observado na cidade em abril de 2010, que à época causou enchentes e grandes transtornos na cidade. Neste caso, o coeficiente de determinação foi igual a 0,78 e a diferença entre volumes foi de 15%. As principais distorções entre hidrogramas observados e simulados foram verificados para as vazões máximas. Em ambos os cenários as enchentes foram controladas. A partir destes estudos, pôde-se concluir que o melhor custo-benefício foi o cenário 2. Para este cenário, foi observado maiores amortecimento e retardo da vazão de pico do hidrograma, igual a 21,51% da vazão simulada para as condições atuais da bacia. Os custos de implantação orçados para os reservatórios de lote ficaram 52% a menos do que o do reservatório de detenção.