A New Prediction Model for Slope Stability Analysis

The instability of river bank can result in considerable human and land losses. The Po river is the most important in Italy, characterized by main banks of significant and constantly increasing height. This study presents multilayer perceptron of artificial neural network (ANN) to construct prediction models for the stability analysis of river banks along the Po River, under various river and groundwater boundary conditions. For this aim, a number of networks of threshold logic unit are tested using different combinations of the input parameters. Factor of safety (FS), as an index of slope stability, is formulated in terms of several influencing geometrical and geotechnical parameters. In order to obtain a comprehensive geotechnical database, several cone penetration tests from the study site have been interpreted. The proposed models are developed upon stability analyses using finite element code over different representative sections of river embankments. For the validity verification, the ANN models are employed to predict the FS values of a part of the database beyond the calibration data domain. The results indicate that the proposed ANN models are effective tools for evaluating the slope stability. The ANN models notably outperform the derived multiple linear regression models.

Vergleichende Analyse der Gene und der Genomstruktur der geschlechtsbestimmenden Chromosomenregion von Chironomus und Camptochironomus

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein Bereich aus der geschlechtsbestimmenden Chromosomenregion, der „Contig SDR“, von C. tentans mit einer Größe von ~87 kb untersucht. Zur Erstellung des Contigs wurden 8 BAC-Klone aus C. tentans isoliert, teilweise subkloniert und sequenziert. Innerhalb des Contigs SDR konnten insgesamt 13 Gene sowie ein Teilbereich des Gens rpS5-like im distalen Bereich des Contigs SDR identifiziert werden. Hierbei handelt es sich um dieselben Gene, welche schon im Contig SDR von C. thummi identifiziert werden konnten. Ein Vergleich der beiden Contigs zeigt, dass die Abfolge der Gene zwischen den beiden Arten C. thummi und C. tentans identisch ist. Weiterhin konnten im Contig SDR von C. tentans sechs Bereiche lokalisiert werden, in denen repetitive oder transposable Elemente zu finden sind. Ein Vergleich der larvalen Transkripte (L4-Stadium) von 11 Genen des Contigs SDR aus C. thummi ♂ und C. thummi ♀ per RT-PCR und Hochdurchsatz-Sequenzierung zeigte mit Ausnahme der Gene luc7(p)-like sowie fs(1)K10-like bislang keine weiteren geschlechtsspezifischen Unterschiede. Im Gen luc7(p)-like konnte in C. thummi ♀ und C. piger ♀ ein alternativ gespleißtes Intron im eigentlichen Exon 2 identifiziert werden. Bei fs(1)K10-like konnte in C. thummi ♂ eine Duplikation des Gens nachgewiesen werden. Weiterhin wurden mit Hilfe des RACE-Verfahrens die 5’UTR- und 3’UTR-Bereiche der Transkripte analysiert. Hierdurch konnten differentielle Spleißprodukte identifiziert werden, welche jedoch nicht geschlechtsspezifisch auftreten. Die bioinformatische Bearbeitung der von den Genen der SDR kodierten Proteine auf konservierte Domänen zeigt vier Proteine, die möglicherweise als Transkriptions- oder Spleißfaktoren wirken können. Hierbei handelt es sich um die Proteine der Gene mi-er1-like, luc7(p)-like, polyhomeotic-like sowie rpn5-like. Für das auf Grund der männchenspezifischen Duplikation in C. thummi in den Fokus geratene Genprodukt von fs(1)K10-like konnten keine Domänen vorhergesagt werden. Somit kann nicht gesagt werden, ob das Protein im Rahmen der Geschlechtsdetermination eine Funktion haben könnte. Die Sequenzidentität der abgeleiteten AS-Sequenz liegt für alle Gene außer mi-er1-like (87,6 %) zwischen den beiden Arten C. tentans und C. thummi bei 93,3 %.

Nahfeld-induzierte Elektronenemissions-Mikrospektroskopie an stark gekoppelten Plasmonen und metallischen Mikrostrukturen

Plasmonen stellen elektromagnetische Moden in metallischen Strukturen dar, in denen die quasifreien Elektronen im Metall kollektiv oszillieren. Während des letzten Jahrzehnts erfuhr das Gebiet der Plasmonik eine rasante Entwicklung, basierend auf zunehmenden Fortschritten der Nanostrukturierungsmethoden und spektroskopischen Untersuchungsmethoden, die zu der Möglichkeit von systematischen Einzelobjektuntersuchungen wohldefinierter Nanostrukturen führte. Die Anregung von Plasmonen resultiert neben einer radiativen Verstärkung der optischen Streuintensität im Fernfeld in einer nicht-radiativen Überhöhung der Feldstärke in unmittelbarer Umgebung der metallischen Struktur (Nahfeld), die durch die kohärente Ladungsansammlung an der metallischen Oberfläche hervorgerufen wird. Das optische Nahfeld stellt folglich eine bedeutende Größe für das fundamentale Verständnis der Wirkung und Wechselwirkung von Plasmonen sowie für die Optimierung plasmonbasierter Applikationen dar. Die große Herausforderung liegt in der Kompliziertheit des experimentellen Zugangs zum Nahfeld, der die Entwicklung eines grundlegenden Verständisses des Nahfeldes verhinderte.rnIm Rahmen dieser Arbeit wurde Photoemissionselektronenmikroskopie (PEEM) bzw. -mikrospektroskopie genutzt, um ortsaufgelöst die Eigenschaften nahfeld-induzierter Elektronenemission zu bestimmen. Die elektrodynamischen Eigenschaften der untersuchten Systeme wurden zudem mit numerischen, auf der Finiten Integrationsmethode basierenden Berechnungen bestimmt und mit den experimentellen Resultaten verglichen.rnAg-Scheiben mit einem Durchmesser von 1µm und einer Höhe von 50nm wurden mit fs-Laserstrahlung der Wellenlänge 400nm unter verschiedenen Polarisationszuständen angeregt. Die laterale Verteilung der infolge eines 2PPE-Prozesses emittierten Elektronen wurde mit dem PEEM aufgenommen. Aus dem Vergleich mit den numerischen Berechnungen lässt sich folgern, dass sich das Nahfeld an unterschiedlichen Stellen der metallischen Struktur verschiedenartig ausbildet. Insbesondere wird am Rand der Scheibe bei s-polarisierter Anregung (verschwindende Vertikalkomponente des elektrischen Felds) ein Nahfeld mit endlicher z-Komponente induziert, während im Zentrum der Scheibe das Nahfeld stets proportional zum einfallenden elektrischen Feld ist.rnWeiterhin wurde erstmalig das Nahfeld optisch angeregter, stark gekoppelter Plasmonen spektral (750-850nm) untersucht und für identische Nanoobjekte mit den entsprechenden Fernfeldspektren verglichen. Dies erfolgte durch Messung der spektralen Streucharakteristik der Einzelobjekte mit einem Dunkelfeldkonfokalmikroskop. Als Modellsystem stark gekoppelter Plasmonen dienten Au Nanopartikel in sub-Nanometerabstand zu einem Au Film (nanoparticle on plane, NPOP). Mit Hilfe dieser Kombination aus komplementären Untersuchungsmethoden konnte erstmalig die spektrale Trennung von radiativen und nicht-radiativen Moden stark gekoppelter Plasmonen nachgewiesen werden. Dies ist insbesondere für Anwendungen von großer Relevanz, da reine Nahfeldmoden durch den unterdrückten radiativen Zerfall eine große Lebensdauer besitzen, so dass deren Verstärkungswirkung besonders lange nutzbar ist. Ursachen für die Unterschiede im spektralen Verhalten von Fern- und Nahfeld konnten durch numerische Berechnungen identifiziert werden. Sie zeigten, dass das Nahfeld nicht-spärischer NPOPs durch die komplexe Oszillationsbewegung der Elektronen innerhalb des Spaltes zwischen Partikel und Film stark ortsabhängig ist. Zudem reagiert das Nahfeld stark gekoppelter Plasmonen deutlich empfindlicher auf strukturelle Störstellen des Resonators als die Fernfeld-Response. Ferner wurde der Elektronenemissionsmechanismus als optischer Feldemissionsprozess identifiziert. Um den Vorgang beschreiben zu können, wurde die Fowler-Nordheim Theorie der statischen Feldemission für den Fall harmonisch oszillierender Felder modifiziert.

Charge separation and recombination in novel polymeric absorber materials for organic solar cells : a photophysical study

In dieser Dissertation wird die Ladungsträgergeneration und -rekombination in neuen polymeren Absorbermaterialien für organische Solarzellen untersucht. Das Verständnis dieser Prozesse ist wesentlich für die Entwicklung neuer photoaktiver Materialsysteme, die hohe Effizienzen erzielen und organische Solarzellen konkurrenzfähig im Bereich der erneuerbaren Energien machen. Experimentell verwendet diese Arbeit hauptsächlich die Methode der transienten Absorptionsspektroskopie, die sich für die Untersuchung photophysikalischer Prozesse auf einer Zeitskala von 100 fs bis 1 ms als sehr leistungsfähig erweist. Des Weiteren wird eine soft-modeling Methode vorgestellt, die es ermöglicht, photophysikalische Prozesse aus einer gemessenen transienten Absorptions-Datenmatrix zu bestimmen, wenn wenig a priori Kenntnisse der Reaktionskinetiken vorhanden sind. Drei unterschiedliche Donor:Akzeptor-Systeme werden untersucht; jedes dieser Systeme stellt eine andere Herangehensweise zur Optimierung der Materialien dar in Bezug auf Lichtabsorption über einen breiten Wellenlängenbereich, effiziente Ladungstrennung und schnellen Ladungstransport. Zuerst wird ein Terpolymer untersucht, das aus unterschiedlichen Einheiten für die Lichtabsorption und den Ladungstransport besteht. Es wird gezeigt, dass es möglich ist, den Fluss angeregter Zustände vom Chromophor auf die Transporteinheit zu leiten. Im zweiten Teil wird der Einfluss von Kristallinität auf die freie Ladungsträgergeneration mit einer Folge von ternären Mischungen, die unterschiedliche Anteile an amorphem und semi-kristallinem Polymer enthalten, untersucht. Dabei zeigt es sich, dass mit steigendem amorphen Polymeranteil sowohl der Anteil der geminalen Ladungsträgerrekombination erhöht als auch die nicht-geminale Rekombination schneller ist. Schlussendlich wird ein System untersucht, in dem sowohl Donor als auch Akzeptor Polymere sind, was zu verbesserten Absorptionseigenschaften führt. Die Rekombination von Ladungstransferzuständen auf der unter 100 ps Zeitskala stellt hier den hauptsächliche Verlustkanal dar, da freie Ladungsträger nur an Grenzflächen erzeugt werden können, an denen Donor und Akzeptor face-to-face zueinander orientiert sind. Darüber hinaus wird festgestellt, dass weitere 40-50% der Ladungsträger durch die Rekombination von Grenzflächenzuständen verloren gehen, die aus mobilen Ladungsträgern geminal gebildet werden.

Stima del potenziale di liquefazione in terreni alluvionali di recente deposizione (sito di Isola Serafini, PC)

With the support of data collected by CPT tests on-site, in this report, we try to estimate the liquefaction potential in soils at high risk, due to the presence of sandy horizons. We began by acquiring some basic theory about the topic with the help of texts, articles and documents found in the web. The notions found here were consequently applied to two concrete case studies. 
In the first part of the work, the phenomenon of liquefaction is analyzed at a theoretical level. Moreover, we want to find out the trigger factors and the possible side effects whenever this event occurs.
In the second part of the work, we re-elaborated the data concerning tip resistance (qc) and resistance to friction side (fs) obtained by CPT tests taken in proximity of San Carlo (FE) and Isola Serafini (PC). We particularly chose to go through this specific process to estimate the land liquefaction potential. 
The main purpose is finally to compare the results of both tests and to comment on them.

Rapidly excised and cryofixed rat tissue

All preparation efforts of biological samples in electron microscopy are focused to preserve structures as close as possible to the native state. To achieve this goal with tissues, it is of advantage to have a very short time between excision and fixation. The most common approach is chemical fixation: cross-linking of the tissue samples with aldehydes followed by postfixation with osmium tetroxide. Here, the fastest approach for tissue samples is perfusion. However, the diffusion of the fixation solution from blood vessels into the depth of the tissue is still slow and does not allow an overall instant fixation of a single cell. As a result, osmotic effects become evident (swelling or shrinkage of cell organelles). Another possibility is to take a tissue sample from the experimental animal. Excision of tissue can last quite some time, which results in even more pronounced autolytic induced osmotic effects. Furthermore, the animal does not survive the procedure in most cases. Alternatively, microbiopsies are an elegant technique to rapidly excise small quantities of tissue. Some tissues, such as liver and muscle, may be obtained using a non-lethal approach. To avoid the artifacts introduced by chemical fixation, high-pressure freezing of microbiopsies (brain, liver, kidney, and muscle) is a powerful alternative to chemical fixation. Here, we describe the microbiopsy method, and high-pressure freezing/freeze-substitution (HPF/FS) as a follow-up procedure. Cryosectioning of high-pressure frozen samples is optimally preserving the ultrastructure; however, it is not considered to be a routine approach yet.

Increased liver stiffness in alcoholic liver disease: differentiating fibrosis from steatohepatitis

To test if inflammation also interferes with liver stiffness (LS) assessment in alcoholic liver disease (ALD) and to provide a clinical algorithm for reliable fibrosis assessment in ALD by FibroScan (FS).

Identification of speeded and slowed familiar melodies by younger, middle-aged, and older musicians and nonmusicians

There is a range of tempos within which listeners can identify familiar tunes (around 0.8 to 6.0 notes/s). Faster and slower tunes are difficult to identify. The authors assessed fast and slow melody-identification thresholds for 80 listeners ages 17–79 years with expertise varying from musically untrained to professional. On fast-to-slow (FS) trials the tune started at a very fast tempo and slowed until the listener identified it. Slow-to-fast (SF) trials started slow and accelerated. Tunes either retained their natural rhythms or were stylized isochronous versions. Increased expertise led to better performance for both FS and SF thresholds (r = .45). Performance declined uniformly across the 62-year age range in the FS condition (r = .27). SF performance was unaffected by age. Although early encoding processes may slow with age, expertise has a greater effect. Musical expertise involves perceptual learning with melodies at a wide range of tempos.

The impact of frozen sections on final surgical margins in squamous cell carcinoma of the oral cavity and lips: a retrospective analysis over an 11 years period

Taking intraoperative frozen sections (FS) is a widely used procedure in oncologic surgery. However so far no evidence of an association of FS analysis and premalignant changes in the surgical margin exists. Therefore, the aim of this study was to evaluate the impact of FS on different categories of the final margins of squamous cell carcinoma (SCC) of the oral cavity and lips.

Beta-Endorphin Modulates the Effect of Stress on Novelty-Suppressed Feeding

Although stress is implicated in the pathophysiology of mood and anxiety disorders, not all individuals who suffer stressful life events develop psychopathology. Differential susceptibility to stress may be influenced by genetically mediated differences in hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis activity and moderation of the stress response by the opioid peptide beta-endorphin (beta-E). The present study investigated genetic contributions to coping behavior by examining anxious behavior of transgenic mice with varying capacities to synthesize beta-E [B6.129S2-Pomc(tm1Low)/J; regulated by insertion of a premature stop codon into one or both copies of the proopiomelanocortin (POMC) gene], both under normal conditions and following 3 min of forced swim (FS). Ten minutes after this stress exposure or a control manipulation, acutely food-deprived female and male transgenic mice were subjected to a novelty-suppressed feeding (NSF) test, during which their interaction with an almond slice located in the center of an open field box was measured. There was an interaction between genotype and stress for latency to approach the almond and whether or not the almond was approached, such that mice with low or absent beta-E displayed a stronger aversion to novelty-feeding after stress exposure than did mice with normal levels. These data provide evidence for a moderating effect of beta-E on the behavioral response to stress. Genotypic differences in anxious behavior emerged when mice were stressed prior to behavioral assessment, suggesting that beta-E plays a role in coping behavior. These findings indicate that genetic variability in sensitivity of the beta-E system to stress may contribute, at least in part, to heritable differences in stress reactivity as well as vulnerability to stress-related psychopathology.

Femtosecond Rotational Raman Coherence Spectroscopy of Cyclohexane in a Pulsed Supersonic Jet

We combine the technique of femtosecond degenerate four-wave mixing (fs-DFWM) with a high repetition-rate pulsed supersonic jet source to obtain the rotational coherence spectrum (RCS) of cold cyclohexane (C(6)H(12)) with high signal/noise ratio. In the jet expansion, the near-parallel flow pattern combined with rapid translational cooling effectively eliminate dephasing collisions, giving near-constant RCS signal intensities over time delays up to 5 ns. The vibrational cooling in the jet eliminates the thermally populated vibrations that complicate the RCS coherences of cyclohexane at room temperature [Bragger, G.; et al. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 9567]. The rotational cooling reduces the high-J rotational-state population, yielding the most accurate ground-state rotational constant to date, B(0) = 4305.859(9) MHz. Based on this B(0), a reanalysis of previous room-temperature gas-cell RCS measurements of cydohexane gives improved vibration rotation interaction constants for the v(32), v(6), v(16), and v(24) vibrational states. Combining the experimental B(0)(C(6)H(12)) with CCSD(T) calculations yields a very accurate semiexperimental equilibrium structure of the chair isomer of cyclohexane

Synthesis and two-photon photolysis of 6-(ortho-nitroveratryl)-caged IP3 in living cells

The synthesis of a photolabile derivative of inositol-1,4,5-trisphosphate (IP3) is described. This new caged second messenger (6-ortho-nitroveratryl)-IP3 (6-NV-IP3) has an extinction coefficient of 5000 M(-1) cm(-1) at 350 nm, and a quantum yield of photolysis of 0.12. Therefore, 6-NV-IP3 is photolyzed with UV light about three times more efficiently than the widely used P(4(5))-1-(2-nitrophenyl)ethyl-caged IP3 (NPE-IP3). 6-NV-IP3 has a two-photon cross-section of about 0.035 GM at 730 nm. This absorbance is sufficiently large for effective two-photon excitation in living cells at modest power levels. Using near-IR light (5 mW, 710 nm, 80 MHz, pulse-width 70 fs), we produced focal bursts of IP3 in HeLa cells, as revealed by laser-scanning confocal imaging of intracellular Ca2+ concentrations. Therefore, 6-NV-IP3 can be used for efficient, subcellular photorelease of IP3, not only in cultured cells but also, potentially, in vivo. It is in the latter situation that two-photon photolysis should reveal its true forte.

Modeling of electroosmotic and electrophoretic mobilization in capillary and microchip isoelectric focusing

Our dynamic capillary electrophoresis model which uses material specific input data for estimation of electroosmosis was applied to investigate fundamental aspects of isoelectric focusing (IEF) in capillaries or microchannels made from bare fused-silica (FS), FS coated with a sulfonated polymer, polymethylmethacrylate (PMMA) and poly(dimethylsiloxane) (PDMS). Input data were generated via determination of the electroosmotic flow (EOF) using buffers with varying pH and ionic strength. Two models are distinguished, one that neglects changes of ionic strength and one that includes the dependence between electroosmotic mobility and ionic strength. For each configuration, the models provide insight into the magnitude and dynamics of electroosmosis. The contribution of each electrophoretic zone to the net EOF is thereby visualized and the amount of EOF required for the detection of the zone structures at a particular location along the capillary, including at its end for MS detection, is predicted. For bare FS, PDMS and PMMA, simulations reveal that EOF is decreasing with time and that the entire IEF process is characterized by the asymptotic formation of a stationary steady-state zone configuration in which electrophoretic transport and electroosmotic zone displacement are opposite and of equal magnitude. The location of immobilization of the boundary between anolyte and most acidic carrier ampholyte is dependent on EOF, i.e. capillary material and anolyte. Overall time intervals for reaching this state in microchannels produced by PDMS and PMMA are predicted to be similar and about twice as long compared to uncoated FS. Additional mobilization for the detection of the entire pH gradient at the capillary end is required. Using concomitant electrophoretic mobilization with an acid as coanion in the catholyte is shown to provide sufficient additional cathodic transport for that purpose. FS capillaries dynamically double coated with polybrene and poly(vinylsulfonate) are predicted to provide sufficient electroosmotic pumping for detection of the entire IEF gradient at the cathodic column end.

Hydrogel-based engineered skeletal muscle grafts normalize heart function early after myocardial infarction

Tissue engineering represents an attractive approach for the treatment of congestive heart failure. The influence of the differentiation of myogenic graft for functional recovery is not defined. We engineered a biodegradable skeletal muscle graft (ESMG) tissue and investigated its functional effect after implantation on the epicardium of an infarcted heart segment. ESMGs were synthesized by mixing collagen (2 mg/mL), Matrigel (2 mg/mL), and rat skeletal muscle cells (10(6)). Qualitative and quantitative aspects of ESMGs were optimized. Two weeks following coronary ligation, the animals were randomized in three groups: ESMG glued to the epicardial surface with fibrin (ESMG, n = 7), fibrin alone (fibrin, n = 5), or sham operation (sham, n = 4). Echocardiography, histology, and immunostaining were performed 4 weeks later. A cohesive three-dimensional tissular structure formed in vitro within 1 week. Myoblasts differentiated into randomly oriented myotubes. Four weeks postimplantation, ESMGs were vascularized and invaded by granulation tissue. Mean fractional shortening (FS) was, however, significantly increased in the ESMG group as compared with preimplantation values (42 +/- 6 vs. 33 +/- 5%, P < 0.05) and reached the values of controlled noninfarcted animals (control, n = 5; 45 +/- 3%; not significant). Pre- and postimplantation FS did not change over these 4 weeks in the sham group and the fibrin-treated animals. This study showed that it is possible to improve systolic heart function following myocardial infarction through implantation of differentiated muscle fibers seeded on a gel-type scaffold despite a low rate of survival.

Parotid tumors: fine-needle aspiration and/or frozen section

OBJECTIVE: The purpose of this study was to analyze and compare the value of fine-needle aspiration cytology (FNAC) and frozen section (FS) analysis in the assessment of parotid gland tumors. STUDY DESIGN: Chart review and cross-sectional analysis. SUBJECTS AND METHODS: FNAC and FS analysis of 110 parotid tumors, 68 malignancies and 42 benign tumors, were analyzed and compared with the final histopathologic diagnosis. RESULTS: The accuracy, sensitivity, and specificity of FNAC in detecting malignant tumors were 79 percent, 74 percent, and 88 percent, respectively. On FS analysis, the accuracy, sensitivity, and specificity in detecting malignant tumors were 94 percent, 93 percent, and 95 percent, respectively. The histologic tumor type was correctly diagnosed by FNAC and FS in 27 of 42 (64%) and 39 of 42 (93%) benign tumors, respectively, and in 24 of 68 (35%) and 49 of 68 (72%) malignant neoplasms, respectively. CONCLUSION: The current analysis showed a superiority of FS compared with FNAC regarding the diagnosis of malignancy and tumor typing. FNAC alone is not prone to determine the surgical management of parotid malignancies.