Prospective evaluation of three point of care devices for glycemia measurement in a neonatal intensive care unit.

Hypoglycemia, if recurrent, may have severe consequences on cognitive and psychomotor development of neonates. Therefore, screening for hypoglycemia is a daily routine in every facility taking care of newborn infants. Point-of-care-testing (POCT) devices are interesting for neonatal use, as their handling is easy, measurements can be performed at bedside, demanded blood volume is small and results are readily available. However, such whole blood measurements are challenged by a wide variation of hematocrit in neonates and a spectrum of normal glucose concentration at the lower end of the test range. We conducted a prospective trial to check precision and accuracy of the best suitable POCT device for neonatal use from three leading companies in Europe. Of the three devices tested (Precision Xceed, Abbott; Elite XL, Bayer; Aviva Nano, Roche), Aviva Nano exhibited the best precision. None completely fulfilled the ISO-accuracy-criteria 15197: 2003 or 2011. Aviva Nano fulfilled these criteria in 92% of cases while the others were <87%. Precision Xceed reached the 95% limit of the 2003 ISO-criteria for values ≤4.2 mmol/L, but not for the higher range (71%). Although validated for adults, new POCT devices need to be specifically evaluated on newborn infants before adopting their routine use in neonatology.

Nanopartikel am Arbeitsplatz

Nanopartikel sind sehr kleine Partikel, die gezielt so hergestellt sind, dass ihr Durchmesser kleiner als etwa 100 nm ist. Sie werden in der Industrie eingesetzt, weil Materialien mit solch kleinen Dimensionen oft neue Eigenschaften aufweisen, die sie vom Ursprungsmaterial unterscheidet. Das Potenzial für mögliche Gesundheits- und Umwelteffekte von Nanomaterialien wird zurzeit intensiv diskutiert, denn die möglichen Effekte der neuen Eigenschaften auf Umwelt und Gesundheit sind erst unvollständig geklärt. Für die Abklärung der Risiken ist es wichtig, Informationen über die möglichen Expositionen und mögliche Freisetzungen in die Umwelt zu haben. Bisher wurden aber Daten über eingesetzte Stoffmengen und Materialarten selten systematisch erhoben. Wir haben in der Schweiz eine repräsentative Studie durchgeführt, um den Einsatz von Nanopartikeln im gesamten Industriesektor abschätzen zu können. Diese Studie ist unseres Wissens weltweit die erste solche Studie. Sie verwendete die Definition von Nanopartikeln, welche Nanofasern und Agglomerate von Nanopartikeln mit einschließt. Geschätzte 1.300 Arbeiter in 600 Firmen sind direkt an einer Nanopartikelanwendung beteiligt und könnten somit exponiert werden. Dies sind etwa 0,6% der Firmen und etwa 0,08% der Arbeiter des Schweizer Produktionssektors. Um nun zu bestimmen, ob solche Arbeiter mit Nanopartikel in Kontakt kommen oder nicht, stehen verschiedene Messmethoden zur Verfügung. Die aktuelle Technik erlaubt eine quantitative Messung der Anzahl der Partikel in der Luft, deren Masse oder auch Oberfläche. Diese Messgrößen allein geben zwar Hinweise auf die Präsenz von Nanopartikeln, die möglichen Gesundheitseffekte einer Exposition sind aber erst unvollständig abgeklärt und erlauben keine abschließende Risikoanalyse für den Arbeitsplatz. Mehrere Aktionspläne für die Entwicklung eines sicheren und nachhaltigen Umgangs mit Nanomaterialien wurden in den letzten Jahren gestartet (EU, Schweiz). Internationale und nationale Organisationen entwickelten Guidelines und Empfehlungen für industrielle Anwendungen (Internationale Organisation für Normung - ISO, Schweizerische Unfallversicherungsanstalt - SUVA, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin - BAuA, zusammen mit dem Verband der Chemischen Industrie - VCI). Diese generellen Informationen müssen nun in die Industrie transferiert und an die spezifischen Bedürfnisse der betroffenen Unternehmen angepasst werden. Die aufgezeigte, relativ geringe Verbreitung von Nanopartikelanwendungen in der Industrie weist darauf hin, dass heute Schutzmaßnahmen noch proaktiv und kostengünstig entwickelt und eingeführt werden können. Aber sollte die vorhergesagte "Nano-Revolution" wirklich eintreten, ist die Zeit gekommen, jetzt aktiv zu werden. [Autoren]

Brain network analysis of patients with Temporal Lobe Epilepsy

Patients with Temporal Lobe Epilepsy (TLE) suffer from widespread subtle white matter abnormalities and abnormal functional connectivity extending beyond the affected lobe, as revealed by Diffusion Tensor MR Imaging, volumetric and functional MRI studies. Diffusion Spectrum Imaging (DSI) is a diffusion imaging technique with high angular resolution for improving the mapping of white matter pathways. In this study, we used DSI, connectivity matrices and topological measures to investigate how the alteration in structural connectivity influences whole brain structural networks. Eleven patients with right-sided TLE and hippocampal sclerosis and 18 controls underwent our DSI protocol at 3T. The cortical and subcortical grey matters were parcellated into 86 regions of interest and the connectivity between every region pair was estimated using global tractography and a connectivity matrix (the adjacency matrix of the structural network). We then compared the networks of patients and controls using topological measures. In patients, we found a higher characteristic path length and a lower clustering coefficient compared to controls. Local measures at node level of the clustering and efficiency showed a significant difference after a multiple comparison correction (Bonferroni). These significant nodes were located within as well outside the temporal lobe, and the localisation of most of them was consistent with regions known to be part of epileptic networks in TLE. Our results show altered connectivity patterns that are concordant with the mapping of functional epileptic networks in patients with TLE. Further studies are needed to establish the relevance of these findings for the propagation of epileptic activity, cognitive deficits in medial TLE and outcome of epilepsy surgery in individual patients.

Nanoparticle usage and protection measures in the manufacturing industry : a representative survey

Addressing the risks of nanoparticles requires knowledge about release into the environment and occupational exposure. However, such information currently is not systematically collected; therefore, this risk assessment lacks quantitative data. The goal was to evaluate the current level of nanoparticle usage in Swiss industry as well as health, safety, and environmental measures, and the number of potentially exposed workers. A representative, stratified mail survey was conducted among 1626 clients of the Swiss National Accident Insurance Fund (SUVA), which insures 80,000 manufacturing firms, representing 84% of all Swiss manufacturing companies (947 companies answered the survey for a 58.3% response rate). The extrapolation to all Swiss manufacturing companies results in 1309 workers (95% confidence interval [CI]: 1073 to 1545) potentially exposed to nanoparticles in 586 companies (95% CI: 145 to 1027). This corresponds to 0.08% of workers (95% CI: 0.06% to 0.09%) and to 0.6% of companies (95% CI: 0.2% to 1.1%). The industrial chemistry sector showed the highest percentage of companies using nanoparticles (21.2%). Other important sectors also reported nanoparticles. Personal protection equipment was the predominant protection strategy. Only a few applied specific environmental protection measures. This is the first nationwide representative study on nanoparticle use in the manufacturing sector. The information gained can be used for quantitative risk assessment. It can also help policymakers design strategies to support companies developing a safer use of nanomaterial. Notingthe current low use of nanoparticles, there is still time to proactively introduce protective methods. If the predicted "nano-revolution" comes true, now is the time to take action. [Supplementary materials are available for this article. Go to the publisher's online edition of Journal of occupational and Environmental Hygiene for the following free supplemental resource: a pdf file containing a detailed description of the approach to statistical analyses, English translation of the questionnaire, additional information for Figure 1, and additional information for the SUVA-code.] [Authors]

Melt topology and chemistry during partial melting in contact aureoles : an experimental study and field example

This study was initiated to investigate partial melting within the high-grade metamorphic rocks beneath the Little Cottonwood contact aureole (Utah, USA), in order to understand the melt generation, melt migration, and geometry of initial melt distribution on grain scale during crustal anatexis. The emplacement of the Little Cottonwood stock produced a contact aureole in the pelitic host rocks of the Big Cottonwood formation (BC). Metamorphic isogrades in pelitic rocks range form biotite to 2nd sillimanite grade as a function of distance from the contact. Migmatites are restricted to the highest grade and resulted form partial melting of the BC formation rocks. First melt was produced by a combined muscovite/biotite dehydration reaction in the sillimanite + k-feldspar stability field. Melt extraction from the pelites resulted in restites (magnetite + cordierite + alumosilicate ± biotite) surrounded by feldspar enriched quartzite zones. This texture is the result of gradual infiltration of partial melts into the quartzite. Larger, discrete melt accumulation occurred in extensional or transpressional domains such as boudin necks, veins, and ductile shear zones. Melt composition are Si02- rich, crystallized as pegmatites, and apparently were very mobile. They were able to infiltrate the quartzite pervaisivly. These melts are similar in composition to first melts produced in the hydrothermal partial melt experiments at 2kbar between 700 - 800°C on fine grained high metamorphic rocks (andalusite-cordierited-biotite-zone) of the BC formation. The experimental melts are water rich and in disequilibrium with the melting rock. Initial melt composition is heterogeneous for short run duration, reflective a lack of chemical equilibrium between individual melt pools. Rock core scale heterogeneity decreased with time indicating partial homogenization of melt compositions. A simultaneous shift of melt composition to higher silica content with time was observed. The silica content of the melt increased due to local melt/mineral reactions. Melt textures indicate that reactive melt transport is most efficient along grain boundaries rimmed by dissimilar grains. Melt heterogeneity resulted in chemical potential gradients which are major driving forces for initial melt migration and govern melt distribution during initial melting. An additional subject of the thesis is the crystal size distributions of opaque minerals in a fine-grained, high-grade meta-pelite of the Big Cottonwood which were obtained from 3D X-ray tomography (uCT) and 2D thin section analysis. µCT delivers accurate size distributions within a restricted range (~ a factor of 20 in size in a single 3D image), while the absolute number of crystals is difficult to obtain from these sparsely distributed, small crystals on the basis of 2D images. Crystal size distributions obtained from both methods are otherwise similar. - Ce travail de recherche a été entrepris dans le but d'étudier les processus de fusion partielle dans les roches fortement métamorphiques de l'auréole de contact de Little Cottonwood (Utah, USA) et ceci afin de comprendre la génération de liquide de fusion, la migration de ces liquides et la géométrie de la distribution initiale des liquides de fusion à l'échelle du grain durant l'anatexie de la croûte. L'emplacement du petit massif intrusif de Little Cottonwood a produit une auréole de contact dans les roches pélitiques encaissantes appartenant à la Foimation du Big Cottonwood (BC). Les isogrades métamorphiques dans les roches pélitiques varient de l'isograde de la biotite à la deuxième isograde de la sillimanite en fonction de la distance par rapport au massif intrusif. Les migmatites sont restreintes aux zones montrant le plus haut degré métamorphique et résultent de la fusion partielle des roches de la Formation de BC. Le premier liquide de fusion a été produit par la réaction de déshydratation combinée de la muscovite et de la biotite dans le champ de stabilité du feldspath potassique Pt de la sillimanite. L'extraction du liquide de fusion des pélites forme des restites (magnétites + cordiérite + aluminosilicate ± biotite) entourées par des zones de quartzites enrichies en feldspath. Cette texture est le résultat de l'infiltration graduelle du liquide de fusion partielle dans les quartzites. Des accumulations distinctes et plus larges de liquide de fusion ont lieu dans des domaines d'extension ou de transpression tels que les boudins, les veines, et les zones de cisaillement ductile. La composition des liquides de fusion est similaire à celle des liquides pegmatoïdes, et ces liquides sont apparemment très mobiles et capables d'infiltrer les quartzites. Ces liquides de fusion ont la même composition que les premiers liquides produits dans les expériences hydrotheunales de fusion partielle à 2kbar et entre 700-800° C sur les roches finement grenues et hautement métamorphiques (andalousite-cordiérite-biotite zone) de la Formation de BC. Les liquides de fusion obtenus expérimentalement sont riches en eau et sont en déséquilibre avec la roche en fusion. La composition initiale des liquides de fusion est hétérogène pour les expériences de courte durée et reflète l'absence d'équilibre chimique entre les différentes zones d'accumulation des liquides de fusion. L'hétérogénéité à l'échelle du noyau s'estompe avec le temps et témoigne de l'homogénéisation de la composition des liquides de fusion. Par ailleurs, on observe parallèlement un décalage de la composition des liquides vers des compositions plus riches en silice au cours du temps. Le contenu en silice des liquides de fusion évolue vers un liquide pegmatitique en raison des réactions liquides/minéraux. Les textures des liquides de fusion indiquent que le transport des liquides est plus efficace le long des bordures de grains bordés par des grains différents. Aucun changement apparent du volume total n'est visible. L'hétérogénéité des liquides s'accompagne d'un gradient de potentiel chimique qui sert de moteur principal à la migration des liquides et à la distribution des liquides durant la fusion. Un sujet complémentaire de ce travail de thèse réside dans l'étude de la distribution de la taille des cristaux opaques dans les pélites finement grenues et fortement métamorphiques de la Formation de Big Cottonwood. Les distributions de taille ont été obtenues suite à l'analyse d'images 3D acquise par tomographie ainsi que par analyse de lames minces. La microtomographie par rayon X fournit une distribution de taille précise sur une marge restreinte (- un facteur de taille 20 dans une seule image 3D), alors que le nombre absolu de cristaux est difficile à obtenir sur la base d'image 2D en raison de la petite taille et de la faible abondance de ces cristaux. Les distributions de taille obtenues par les deux méthodes sont sinon similaire. Abstact: Chemical differentiation of the primitive Earth was due to melting and separation of melts. Today, melt generation and emplacement is still the dominant process for the growth of the crust. Most granite formation is due to partial melting of the lower crust, followed by transport of magma through the crust to the shallow crust where it is emplaced. Partial melting and melt segregation are essential steps before such a granitic magma can ascent through the crust. The chemistry and physics of partial melting and segregation is complex. Hence detailed studies, in which field observations yield critical information that can be compared to experimental observations, are crucial to the understanding of these fundamental processes that lead and are leading to the chemical stratification of the Earth. The research presented in this thesis is a combined field and experimental study of partial melting of high-grade meta-pelitic rocks of the Little Cottonwood contact aureole (Utah, USA). Contact metamorphic rocks are ideal for textural studies of melt generation, since the relatively short times of the metamorphic event prevents much of the recrystallization which plagues textural studies of lower crustal rocks. The purpose of the study is to characterize melt generation, identify melting reactions, and to constrain melt formation, segregation and migration mechanisms. In parallel an experimental study was undertaken to investigate melt in the high grade meta pelitic rocks, to confirm melt composition, and to compare textures of the partial molten rock cores in the absence of deformation. Results show that a pegmatoidal melt is produced by partial melting of the pelitic rocks. This melt is highly mobile. It is capable of pervasive infiltration of the adjacent quartzite. Infiltration results in rounded quartz grains bordered by a thin feldspar rim. Using computed micro X-ray tomography these melt networks can be imaged. The infiltrated melt leads to rheological weakening and to a decompaction of the solid quartzite. Such decompaction can explain the recent discovery of abundant xenocrysts in many magmas, since it favors the isolation of mineral grains. Pervasive infiltration is apparently strongly influenced by melt viscosity and melt-crystal wetting behavior, both of which depend on the water content of melt and the temperature. In all experiments the first melt is produced on grain boundaries, dominantly by the local minerals. Grain scale heterogeneity of a melting rock leads thus to chemical concentration gradients in the melt, which are the driving force for initial melt migration. Pervasive melt films along grain boundaries leading to an interconnected network are immediately established. The initial chemical heterogeneities in the melt diminish with time. Résumé large public: La différenciation chimique de la Terre primitive est la conséquence de la fusion des roches et de la séparation des liquides qui en résultent. Aujourd'hui, la production de liquide magmatique est toujours le mécanisme dominant pour la croissance de la croûte terrestre. Ainsi la formation de la plupart des granites est un processus qui implique la production de magma par fusion partielle de la croûte inférieure, la migration de ces magmas à travers la croûte et finalement son emplacement dans les niveaux superficielle de la croûte terrestre. Au cours de cette évolution, les processus de fusion partielle et de ségrégation sont des étapes indispensables à l'ascension des granites à travers la croûte. Les conditions physico-chimiques nécessaires à la fusion partielle et à l'extraction de ces liquides sont complexes. C'est pourquoi des études détaillées des processus de fusion partielle sont cruciales pour la compréhension de ces mécanismes fondamentaux responsables de la stratification chimique de la Terre. Parmi ces études, les observations de terrain apportent notamment des informations déterminantes qui peuvent être comparées aux données expérimentales. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse associe études de terrain et données expérimentales sur la fusion partielle des roches pélitiques de haut degré métamorphiques provenant de l'auréole de contact de Little Cottonwood (Utah, USA). Les roches du métamorphisme de contact sont idéales pour l'étude de la folination de liquide de fusion. En effet, la durée relativement courte de ce type d'événement métamorphique prévient en grande partie la recristallisation qui perturbe les études de texture des roches dans la croûte inférieure. Le but de cette étude est de caractériser la génération des liquides de fusion, d'identifier les réactions responsables de la fusion de ces roches et de contraindre la formation de ces liquides et leur mécanisme de ségrégation et de migration. Parallèlement, des travaux expérimentaux ont été entrepris pour reproduire la fusion partielle de ces roches en laboratoire. Cette étude a été effectuée dans le but de confirmer la composition chimique des liquides, et de comparer les textures obtenues en l'absence de déformation. Les résultats montrent qu'un liquide de fusion pegmatoïde est produit par fusion partielle des roches pélitiques. La grande mobilité de ce liquide permet une infiltration pénétrative dans les quarzites. Ces infiltrations se manifestent par des grains de quartz arrondis entourés par une fine bordure de feldspath. L'utilisation de la tomography à rayons X a permis d'obtenir des images de ce réseau de liquide de fusion. L'infiltration de liquide de fusion entraîne un affaiblissement de la rhéologie de la roche ainsi qu'une décompaction des quartzites massifs. Une telle décompaction peut expliquer la découverte récente d'abondants xénocristaux dans beaucoup de magmas, puisque elle favorise l'isolation des minéraux. L'infiltration pénétrative est apparemment fortement influencée par la viscosité du fluide de fusion et le comportement de la tension superficielle entre les cristaux et le liquide, les deux étant dépendant du contenu en eau dans le liquide de fusion et de la température. Dans toutes les expériences, le premier liquide est produit sur les bordures de grains, principalement par les minéraux locaux. L'hétérogénéité à l'échelle des grains d'une roche en fusion conduit donc à un gradient de concentration chimique dans le liquide, qui sert de moteur à l'initiation de la migration du liquide. Des fines couches de liquide de fusion le long de bordures de grains formant un réseau enchevêtré s'établit immédiatement. Les hétérogénéités chimiques initiales dans le liquide s'estompent avec le temps.

How Can Nanotechnology Help to Repair the Body? Advances in Cardiac, Skin, Bone, Cartilage and Nerve Tissue Regeneration

Nanotechnologists have become involved in regenerative medicine via creation of biomaterials and nanostructures with potential clinical implications. Their aim is to develop systems that can mimic, reinforce or even create in vivo tissue repair strategies. In fact, in the last decade, important advances in the field of tissue engineering, cell therapy and cell delivery have already been achieved. In this review, we will delve into the latest research advances and discuss whether cell and/or tissue repair devices are a possibility. Focusing on the application of nanotechnology in tissue engineering research, this review highlights recent advances in the application of nano-engineered scaffolds designed to replace or restore the followed tissues: (i) skin; (ii) cartilage; (iii) bone; (iv) nerve; and (v) cardiac.

Chances and risks of nanomaterials for health and environment

Nanomaterials have properties that are often very different from normal materials made of the same substance, which can be used to create novel products with exciting properties. However, the health and environmental impact of these nanomaterials is also changed and their potential risk needs to be studied. There is evidence that some nanomaterials can pass through tissue barriers (including the blood-brain barrier) and cell membranes. This is interesting for medical applications, but it raises concerns about the impact of non-medical nanomaterials. Current research aims at better coordinating research efforts and at better communication between researchers and involved stakeholders. Many research labs and production sites currently follow strategies that were established for dealing with very toxic chemicals and powders, until future research in this field helps identify the appropriate level of protection. All these efforts will ultimately ensure a safe, healthy and environmental friendly production, use and disposal of nanomaterials.

Harmonic Nanocrystals for Biolabeling: A Survey of Optical Properties and Biocompatibility.

Nonlinear optical nanocrystals have been recently introduced as a promising alternative to fluorescent probes for multiphoton microscopy. We present for the first time a complete survey of the properties of five nanomaterials (KNbO(3), LiNbO(3), BaTiO(3), KTP, and ZnO), describing their preparation and stabilization and providing quantitative estimations of their nonlinear optical response. In the light of their prospective use as biological and clinical markers, we assess their biocompatibility on human healthy and cancerous cell lines. Finally, we demonstrate the great potential for cell imaging of these inherently nonlinear probes in terms of optical contrast, wavelength flexibility, and signal photostability.