Microcontroller-driven fluid-injection system for atomic force microscopy.

We present a programmable microcontroller-driven injection system for the exchange of imaging medium during atomic force microscopy. Using this low-noise system, high-resolution imaging can be performed during this process of injection without disturbance. This latter circumstance was exemplified by the online imaging of conformational changes in DNA molecules during the injection of anticancer drug into the fluid chamber.

Aspects of leaf anatomy of kudzu (Pueraria lobata, Leguminosae-Faboideae) related to water and energy balance

Kudzu is a cover crop that has escaped cultivation in some subtropical and warm temperate regions. Kudzu has previously demonstrated broad intraspecific physiological plasticity while colonizing new environments. The objective of this paper was to investigate characteristics of kudzu leaflet anatomy that might contribute to its successful growth in climatically distinct environments, and to escape cultivation as well. Fresh and fixed leaflet strips of field-grown plants were analyzed. The lower epidermis of kudzu showed a higher frequency of stomata (147 ± 19 stomata mm-2) than the upper epidermis (26 ± 17 stomata mm-2). The average number of trichomes per square milimeter was 8 for both the upper and the lower epidermis. The average trichome length was 410 ± 200 mum for the upper epidermis and 460 ± 190 mum for the lower epidermis. Cuticle thickness was not considerably different between lower and upper epidermis. The leaflet blade consisted basically of two layers (upper and lower) of unicellular epidermis, two layers of palisade parenchyma and one layer of spongy parenchyma. One layer of paraveinal mesophyll was found between palisade and spongy parenchyma. In conclusion, leaflets of kudzu present anatomical characteristics that might contribute to the broad physiological plasticity shown by kudzu.

Radiation and energy balance of lettuce culture inside a polyethylene greenhouse

The objective of this paper was to describe the radiation and energy balance, during the lettuce (Lactuca sativa, L. cv. Verônica) crop cycle inside a polyethylene greenhouse. The radiation and energy balance was made inside a tunnel greenhouse with polyethylene cover (100 mum) and in an external area, both areas with 35 m². Global, reflected and net radiation, soil heat flux and air temperature (dry and humid) were measured during the crop cycle. A Datalogger, which operated at 1 Hz frequency, storing 5 minutes averages was utilized. The global (K¯) and reflected (K­) radiations showed that the average transmission of global radiation (K¯in / K¯ex) was almost constant, near to 79.59%, while the average ratio of reflected radiation (K­in / K­ex) was 69.21% with 8.47% standard-deviation. The normalized curves of short-wave net radiation, in relation to the global radiation (K*/ K¯), found for both environments, were almost constant at the beginning of cycle; this relation decreased in the final stage of culture. The normalized relation (Rn/ K¯) was bigger in the external area, about 12%, when the green culture covered the soil surface. The long-wave radiation balance average (L*) was bigger outside, about 50%. The energy balance, estimated in terms of vertical fluxes, showed that, for the external area, in average, 83.07% of total net radiation was converted in latent heat evaporation (LE), and 18% in soil heat flux (G), and 9.96% in sensible heat (H), while inside of the greenhouse, 58.71% of total net radiation was converted in LE, 42.68% in H, and 28.79% in G.

Adaptacion al medio y transformacion artesanal: balance actual de las investigaciones acerca del alfar medieval de Cabrera d'Anoia

Las investigaciones sobre Cabrera d"Anoia (Barcelona) han avanzado de forma considerable en los últimos años. La caracterización de los materiales y el estudio de la documentación arqueológica han logrado definir un particular sistema de producción de cerámica que se desarrolla en un marco rupestre de dimensiones limitadas. Una situación que obliga a la modificación continua del área de trabajo en beneficio de las actividades productivas. Este artículo analiza ese proceso de adaptación y transformación permanente del espacio artesanal a partir de los datos proporcionados por el yacimiento. Se trata, en consecuencia, de esbozar un primer balance de los resultados más recientes tras 20 años de investigación sobre este alfar.

Smart instrumentation for determination of ligament stiffness and ligament balance in total knee arthroplasty.

Ligament balance is an important and subjective task performed during total knee arthroplasty (TKA) procedure. For this reason, it is desirable to develop instruments to quantitatively assess the soft-tissue balance since excessive imbalance can accelerate prosthesis wear and lead to early surgical revision. The instrumented distractor proposed in this study can assist surgeons on performing ligament balance by measuring the distraction gap and applied load. Also the device allows the determination of the ligament stiffness which can contribute a better understanding of the intrinsic mechanical behavior of the knee joint. Instrumentation of the device involved the use of hall-sensors for measuring the distractor displacement and strain gauges to transduce the force. The sensors were calibrated and tested to demonstrate their suitability for surgical use. Results show the distraction gap can be measured reliably with 0.1mm accuracy and the distractive loads could be assessed with an accuracy in the range of 4N. These characteristics are consistent with those have been proposed, in this work, for a device that could assist on performing ligament balance while permitting surgeons evaluation based on his experience. Preliminary results from in vitro tests were in accordance with expected stiffness values for medial collateral ligament (MCL) and lateral collateral ligament (LCL).

Fluid-rock interaction during late stages of the Alpine exhumation

Résumé de la thèseLa fracturation des roches au cours de phases compressives ou extensives est un souvent évoquée pour expliquer la circulation de fluide au sein des roches cristallines. Dans le cadre de cette thèse, la circulation des fluides lors de l'exhumation tardive des Alpes a été étudiée en utilisant deux approches différentes: analyses structurales de la déformation fragile d'une part et analyses géochimiques des roches et des minéraux (isotopes stables, datations U/Pb, thermochronologie (U-Th)/He) d'autre part. Cette approche combinée a permis de mieux comprendre l'interaction existante entre les fluides métamorphiques et les fluides météoriques, ainsi que leur interaction avec les roches encaissantes. Le travail a été effectué dans la zone Pennique du Valais suisse.La première partie était focalisée sur la déformation fragile, le but étant de définir les différents types de déformations existantes et de déterminer l'âge relatif des différentes familles de failles. Dans la région d'étude, quatre domaines ont été distingués. Chacun d'eux comportent deux types de structures fragiles, certaines sont minéralisées alors que d'autre non. Au sein de chaque domaine, la direction principale des structures minéralisées correspond à l'orientation des accidents tectoniques majeurs de la région (Aosta- Ranzola Line au Sud, Rhône Line au Nord et Simplon Fault Zone à l'Est), alors que les structures non- minéralisées montrent des orientations plus variables. Ainsi, le premier type de structure est interprété comme résultant d'une dislocation tectonique alors que le deuxième type de structure résulterait d'une dislocation gravitaire locale. Il n'est néanmoins pas possible de classer chronologiquement la formation de ces deux types de structure ni d'attribuer un âge relatif aux changements d'orientation des contraintes majeures.La deuxième étude a été effectuée dans la région de la zone de faille du Simplon. Dans cette zone, la composition isotopique des minéraux ayant cristallisé à l'intérieur des fractures tardives permet de distinguer différents types de circulation de fluide. Les valeurs δ180 du quartz de la roche encaissante ainsi que ceux des veines tardives du bloque inférieur de la faille sont comparables. Ces valeurs indiquent un rééquilibrage et un tamponnage isotopique des fluides tardifs au contact de la roche encaissante lors de la fracturation de cette dernière et de la cristallisation des veines tardives. La même situation est observée dans la partie nord du bloque supérieur ainsi que dans sa partie sud. Ceci n'est néanmoins pas le cas pour la partie centrale du bloque supérieur où les valeurs isotopiques des minéraux dans les veines tardives sont approximativement 3 %o plus basses (avec des valeurs extrêmes négatifs), indiquant une contribution d'eau météorique aux fluides circulant dans les veines. Ces données suggèrent qu'une infiltration d'eau météorique a pu avoir lieu dans le bloque supérieur, où la fracturation des roches est plus intensive car le déplacement relatif le long de la faille y fut plus important, et la température maximale du métamorphisme plus basse. La troisième contribution traite de la géo-thermochronologie de la zone de contact entre la klippe de la Dent Blanche et la nappe de Tsaté. De petits zircons euhédraux ont été trouvés dans un plan de faille minéralisé (parallèle à la Faille du Rhône, voir première partie de l'étude), riche en hématite et quartz, de la zone d'étude. Les analyses U/Pb donnent des âges radiométriques autour de 270 - 280 Ma aux zircons extraits de la minéralisation ainsi que ceux extraits de la roche encaissante, ce qui correspond à l'âge de la nappe de la Dent Blanche et non celui de la nappe du Tsaté qui est elle-même classiquement interprétée comme une ophiolite Jurassique de l'Océan Liguro-Piémontais. Ces données suggèrent que les zircons contenus dans la veine ont été hérités de la roche encaissante. Les résultats (U-Th)/He indiquent un âge de refroidissement différent pour la roche encaissante (25.5 ± 2.0 Ma) que celui de la minéralisation (17.7 ±1.4 Ma). Le thermomètre isotopique quartz-hématite indique une température d'équilibre, et donc de mise en place de la minéralisation, d'environ 170 °C, température très proche de la température de -180 °C de fermeture du zircon pour le système (U-Th)/He. Ceci suggère que l'âge de refroidissement des zircons de la minéralisation correspond aussi à l'âge de formation de la faille.Thesis abstractFluid circulation in fractured rocks is a common process in geology, and it is generally the consequence of faulting and fracturing during both tectonic compression and extension. This thesis is focused on fluid circulation during late stages of the Alpine exhumation. After a structural analysis of the late brittle deformation of the studied samples, several analytical methods (stable isotope investigations, U/Pb radiometric dating, (U-Th)/He thermochronology) have been applied to understand the interaction of metamorphic and meteoric fluids with one another as well as with the host rock. This thesis is articulated around three study directions. All studies were conducted in the Penninic Zone of the Valais, Switzerland. The first study deals with late, brittle deformation and focuses on the different deformation styles and on the relative age of the different families of fractures. In order to do this, late brittle structures observed in four different domains have been subdivided as a function of the existence (or not) and type of mineralization. Comparisons between mineralized and non-mineralized strike directions for all four domains show that mineralized structures follow the strike orientation of major tectonic movements indicated in the Penninic Zone of the Valais (Aosta-Ranzola Line to the S, Rhône Line to the Ν and Simplon Fault Zone to the E), whereas non-mineralized fractures have a more variable strike orientation. This difference could be interpreted as indicative of tectonic-related faulting (mineralized structures) vs. local, collapse-related faulting (non-mineralized fractures), but it is not strong enough to indicate a relative age of the late brittle structures, and/or a change in the orientation of the strain field in post-Miocene times. The second studied area is focused on the Simplon Fault Zone (SFZ). Stable isotope analyses of minerals filling these late fractures indicate that there are two different fluid circulation systems in the footwall and hanging wall of the SFZ. In the footwall, δ180 values of quartz from both the host rock and the late veins range from +10 %o to +12 %o. This is consistent with buffering of circulating fluids by the host rock during fracturing and vein precipitation. In the hanging wall, δΙ80 values for quartz crystals from the host rock and the late veins are similar in both the northern and southern parts of the detachment that are both affected by the same degree of metamorphism (greenschist to the Ν and amphibolite to the S). This is not the case in the central part of the SFZ, where there is a jump from amphibolite facies in the footwall to greenschist facies in the hanging wall. δ,80 values for quartz from the hanging wall late veins are approximately 3.0 %o lower (down to negative values in some cases) than the values observed in the footwall These data suggest that infiltration of meteoric water may have occurred in the most fractured parts of the hanging wall, where relative displacement on the SFZ was the greatest and the peak temperature lower. In the less fractured footwall the δ180 values reflect a host rock-buffered system.The third study is focused on geo-thermochronology at the contact between the Dent Blanche nappe and the Tsaté nappe where small, euhedral zircons were found in a hematite- and quartz-rich mineralization on a late normal fault plane parallel to the Rhône Line (see first part of the study). U/Pb analysis indicates that the zircons - both in the late mineralization and in the host rock - have absolute radiometric ages clustering around 270 - 280 Ma, which is the accepted age for intrusive rocks from the Austroalpine Dent Blanche units but not for the Tsaté nappe. The latter is classically interpreted as an ophiolitic remnant of the Jurassic Liguro-Piemontais Ocean. U/Pb analyses suggest that zircons in late mineralization are all inherited from the host rock; however, results of (U-Th)/He analyses indicate that cooling ages for the host rocks are different to the cooling ages for the zircons in late mineralization. Indeed, the calculated cooling age for the Arolla gneiss is 25.5 ± 2.0 Ma, whilst the cooling age for the associated mineralized fault plane is 17.7 ±1.4 Ma. Oxygen stable isotope fractionation between quartz and hematite in the same late mineralization corresponds to temperatures of about 170 °C. The proximity of the calculated emplacement temperature for the mineralization and the lower accepted closure temperature for zircon in the (U-Th)/He system (-180 °C) imply that the age of 17.7 ± 1.4 Ma can also be interpreted as the formation age of this late brittle fault.Résumé grand publicLa circulation des fluides dans les roches fracturées est typique de nombreux processus géologiques, et très souvent est la conséquence de la fracturation des roches. Cette thèse aborde la question de la circulation des fluides pendant les dernières phases du soulèvement des Alpes. Après une analyse structurale de la fracturation directement sur le terrain, plusieurs méthodes géochimiques ont été appliquées pour comprendre l'interaction entre les différents fluides circulants, et avec leur propre roche mère. L'étude, concentrée sur trois directions principales, a été conduite dans la zone Pennique du Valais suisse. La première partie traite de la déformation cassante dans le secteur cité. L'analyse détaillée des fractures a permis de les subdiviser en structures minéralisées et non-minéralisées, sur quatre domaines différents. La comparaison entre les directions des structures minéralisées et non-minéralisées a permis de montrer que les premières suivent l'orientation des accidents tectoniques majeurs de la région, alors que les structures non- minéralisées ont une orientation plus variable. Cette différence pourrait être interprétée comme indication d'une dislocation tectonique (structures minéralisées) contre une dislocation gravitaire locale (structures non-minéralisées), mais elle n'est pas assez forte pour indiquer un âge relatif des structures tardives et/ou un changement de l'orientation des contraintes après -20 Ma vers le présent.A partir de ces observations, la deuxième étude est concentrée dans la région de la faille du Simplon. Les analyses géochimiques sur les minéraux remplissant les structures tardives indiquent qu'il y a deux différents systèmes de circulation des fluides dans les deux parties (toit et mur) de la faille. Dans le mur, les valeurs isotopiques des minéraux cristallisés à partir d'un fluide tardif sont les mêmes de ceux de la roche mère, donc il y a eu rééquilibration chimique entre fluide et roche pendant la fracturation de cette dernière et la précipitation des minéraux. Dans le toit, les valeurs isotopiques dans la roche mère et dans les minéraux des veines tardives sont comparables dans les parties Ν et S de la faille, où les roches du toit et du mur ont atteint une température maximale - pendant phase prograde de la formation des Alpes - comparable. Au contraire, dans la partie centrale, où le mur a atteint des températures maximales plus élevées par rapport au toit, les valeurs géochimiques des minéralisations tardives du toit sont parfois plus basses que les valeurs observées dans le mur. Ces données suggèrent que l'infiltration de l'eau de surface aurait pu se produire dans la partie plus fracturée du toit, où le déplacement relatif le long de la faille était majeur et les températures maximales mineures. Au contraire, les données géochimiques du mur de la partie centrale indiquent un système isotopique équilibré par la roche mère.La troisième partie de ce travail se base sur l'étude géochimique intégrée des isotopes stables d'Oxygène et radioactifs du Plomb, Uranium, Thorium et Hélium, auprès d'une faille normale minéralisée et des roches de la région à cheval entre deux nappes, la nappe de la Dent Blanche et la nappe de Tsaté. Ici, des petits zircons ont été trouvés dans la minéralisation citée, riche en hématite et quartz. L'analyse radiométrique Uranium/Plomb a montré que les zircons dans la minéralisation et dans les roches autour ont des âges comparables (autour 280 Ma). Cela signifie que les zircons dans la minéralisation tardive ont été hérités de la roche mère pendant la fracturation et la circulation des fluides tardives. De l'autre coté, les résultats des analyses Uranium-Thorium/Hélium indiquent que les âges de refroidissement pour les roches mères sont différents comparés aux âges de refroidissement pour les zircons dans la minéralisation tardive: ces derniers sont plus jeunes d'environ 8 Ma (autour 25 Ma et autour 17 Ma respectivement). Les analyses des isotopes de l'oxygène sur quartz et hématite dans la même minéralisation donnent une température de mise en place de cette dernière d'environ 170° C. La température de fermeture du système chimique des zircons dans le système (Uranium-Thorium)/Hélium est d'environ 180 °C: la proximité de ces deux températures implique que l'âge de refroidissement de la minéralisation tardive peut également être interprété comme âge de formation de la faille.

Photodynamic therapy enhances lipodoxorubcin distribution in sarcoma lung metastasis by lowering tumor interstitial fluid pressure in a rodent model

Objective: The management of sarcoma metastasis by systemic chemotherapy is often unsatisfactory. This has paradoxally been attributed to the leakiness of tumor neovessels which induce high intratumor interstitial fluid pressure (IFP) and limit convection forces that are important for drug distribution. In a rodent model, we have recently shown that photodynamic (PDT) pre treatment of lung metastasis could enhance their uptake of chemotherapy. We hypothesized that PDT transiently decreases tumor IFP which enhances convection and promotes drug distribution.Methods: Sarcoma tumors were generated sub-pleurally in the lungs of 12 rats. Animals were randomized at 10 days into i. no pre-treatment (control) and ii. low dose PDT pre-treatment (0・0625 mg/kg Visudyne, 10J/cm2 and 35 mW/cm2) followed by intravenous Liposomal doxorubicin (LiporubicinTM) administration. Using the wick-in-needle technique, we determined tumor and normal tissue IFP before, during and after PDT. In parallel, the uptake of LiporubicinTM was determined by high performance liquid chromatography in tumor and lung tissues.Results: Tumor IFP was significantly higher than normal tissue IFP in all animals. PDT pre-treatment did not affect normal tissue IFP but caused a significant decrease in tumor IFP (mean decrease by 2+/− 1mmHg) which lasted an average of 30 minutes before reaching baseline values. Tumor but not normal lung tissue LiporubicinTM uptake was significantly increased by 67% with PDT pre-treatment when liporubicin was allowed to circulate for one hour.Conclusion: Photodynamic therapy pre-treatment enhances LiporubicinTM uptake in sarcoma lung metastasis by transiently decreasing tumor IFP. These PDT conditions seem to specifically modulate tumor neovessels but not normal lung vessels.

Adaptacion al medio y transformacion artesanal: balance actual de las investigaciones acerca del alfar medieval de Cabrera d'Anoia

Las investigaciones sobre Cabrera d"Anoia (Barcelona) han avanzado de forma considerable en los últimos años. La caracterización de los materiales y el estudio de la documentación arqueológica han logrado definir un particular sistema de producción de cerámica que se desarrolla en un marco rupestre de dimensiones limitadas. Una situación que obliga a la modificación continua del área de trabajo en beneficio de las actividades productivas. Este artículo analiza ese proceso de adaptación y transformación permanente del espacio artesanal a partir de los datos proporcionados por el yacimiento. Se trata, en consecuencia, de esbozar un primer balance de los resultados más recientes tras 20 años de investigación sobre este alfar.

Balance nutricional y número de hojas como variables de predicción del rendimiento del plátano Hartón

El objetivo de este trabajo fue desarrollar una ecuación de regresión que permitiese estimar el rendimiento (Y) del plátano Hartón (Musa AAB subgrupo plátano cv. Hartón), con la relación entre el Índice de Balance de Nutrientes DRIS (IBN-DRIS) (X1) y el número de hojas de la planta madre (X2). Usando un muestreo completamente al azar, se colectaron 398 muestras de tejido foliar. Se obtuvo la ecuación: Y = 30,351** - 8,644** log X1 + 0,27502*X2, con R² de 0,6206***, con distribución normal de los residuos. Pudo demostrarse que con la misma se puede predecir el rendimiento potencial de cualquier plantación del plátano Hartón en el área de estudio.

Urea and sugarcane straw nitrogen balance in a soil-sugarcane crop system

The objectives of this study were to evaluate nitrogen utilization by sugarcane ratoon from two sources, applied urea and sugarcane straw covering soil surface (trash blanket), besides the recovery of N from both sources in the soil-plant system. The following treatments were established in a randomized block design with four replicates: T1, vinasse-urea (100 kg ha-1 of urea-N) mixture applied on the total area of the soil covered with cane trash labeled with 15N; T2, vinasse-urea mixture (urea labeled with 15N; 100 kg ha-1 of urea-N) applied on the total area of the soil covered with non-labeled sugarcane trash; and T3, urea-15N (100 kg ha-1 of urea-N) applied in furrows at both sides of cane rows, with previous surface application of vinasse, onto soil without trash covering. The vinasse was applied at a rate of 100 m³ ha-1 in all treatments. The experiment was carried out on a Yellow Red Podzolic soil (Paleudalf), from October 1997 to August 1998, in Piracicaba, SP, Brazil. The nitrogen use efficiency of urea by the sugarcane ratoon was 21%, while that of the sugarcane straw was 9%. The main contributions of N from sugarcane trash, during one cycle, are the preservation and increase of the organic N in soil. The tendency for a lower accumulation of urea-N in the sugarcane plant, in the soil surface covered with sugarcane residue, was compensated by the assimilation of N from trash mineralization. Nitrogen derived from cane trash was more available to plants in the second half of the ratoon cycle

A re-evaluation of Raman as a tool for the determination of 12C and 13C in geological fluid inclusions

Raman spectroscopy has been used by fluid inclusionists to: 1) identify and quantitatively determine the relative abundances of gaseous species within fluid inclusions; 2) identify solid phases precipitating from, or accidentally trapped, within fluid inclusions; and 3) determine the detection limits of the C-13/C-12 ratio in the CO2 bearing phase of fluid inclusions.