The current status of laser applications in dentistry

A range of lasers. is now available for use in dentistry. This paper summarizes key current and emerging applications, for lasers in clinical practice. A major diagnostic application of low power lasers is the detection of caries, using fluorescence elicited from hydroxyapatite or from bacterial by-products. Laser fluorescence is an effective method for detecting and quantifying incipient occlusal and cervical,carious lesions, and with further refinement could be used in the, same manner for proximal lesions. Photoactivated dye techniques have been developed which use low power lasers to elicit a photochemical reaction, Photoactivated dye techniques' can be used to disinfect root canals, periodontal pockets, cavity preparations and sites of peri-implantitis. Using similar principles, more powerful lasers tan be used for photodynamic therapy in the treatment of malignancies of the oral mucosa. Laser-driven photochemical reactions can also be used for tooth whitening. In combination with fluoride, laser irradiation can improve the resistance of tooth structure to demineralization, and this application is of particular benefit for susceptible sites in high caries risk patients. Laser technology for caries' removal, cavity preparation and soft tissue surgery is at a high state of refinement, having had several decades of development up to the present time. Used in conjunction with or as a replacement for traditional methods, it is expected that specific laser technologies will become an essential component of contemporary dental practice over the next decade.

Capillaries within compartments: Microvascular interpretation of dynamic positron emission tomography data

Measurement of exchange of substances between blood and tissue has been a long-lasting challenge to physiologists, and considerable theoretical and experimental accomplishments were achieved before the development of the positron emission tomography (PET). Today, when modeling data from modern PET scanners, little use is made of earlier microvascular research in the compartmental models, which have become the standard model by which the vast majority of dynamic PET data are analysed. However, modern PET scanners provide data with a sufficient temporal resolution and good counting statistics to allow estimation of parameters in models with more physiological realism. We explore the standard compartmental model and find that incorporation of blood flow leads to paradoxes, such as kinetic rate constants being time-dependent, and tracers being cleared from a capillary faster than they can be supplied by blood flow. The inability of the standard model to incorporate blood flow consequently raises a need for models that include more physiology, and we develop microvascular models which remove the inconsistencies. The microvascular models can be regarded as a revision of the input function. Whereas the standard model uses the organ inlet concentration as the concentration throughout the vascular compartment, we consider models that make use of spatial averaging of the concentrations in the capillary volume, which is what the PET scanner actually registers. The microvascular models are developed for both single- and multi-capillary systems and include effects of non-exchanging vessels. They are suitable for analysing dynamic PET data from any capillary bed using either intravascular or diffusible tracers, in terms of physiological parameters which include regional blood flow. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Composition and quality of harvest residues and soil organic matter under windrow residue management in young hoop pine plantations as revealed by solid-state C-13 NMR spectroscopy

Solid-state C-13 nuclear magnetic resonance (NMR) with cross-polarisation (CP) and magic-angle-spinning (MAS) was used to: (a) examine the changes in carbon (C) composition of windrowed harvest residues during the first 3 years of hoop pine plantations in subtropical Australia; (b) assess the impacts of windrowed harvest residues on soil organic matter (SOM) composition and quality in the 0-10 cm soil layer. Harvest residues were collected from 0-, 1-, 2- and 3-year-old windrows of ca. 2.5 m width (15 m apart for 0-, 1- and 2-year-old sites and 10 m apart for 3-year-old site). Soils from the 0 to 10 cm soil layer were collected from the 1-, 2- and 3-year-old sites. The 13C NMR spectra of the harvest residues indicated the presence of lignin in the hoop pine wood, foliage and newly incorporated organic matter (NIOM). Condensed tannin structures were found in the decay-resistant bark, small wood and foliage, but were absent in other residue components and SOM. The NMR spectra of small wood samples contained condensed tannin structures because the outer layer of bark was not removed. NIOM showed a shift from foliage-like structures (celluloses) to lignin-type structures, indicating an incorporation of woody residues from the decomposing harvest residues. Suberins were also present in the small wood, foliage and bark. The 13C CP NMR spectra of SOM indicated that in areas where windrows were present, SOM did not show compositional changes. However, an increase in SOM quality under the windrows in the second year after their formation as characterised by the alkyl C/O-alkyl C (A/O-A) ratio was mainly due to inputs from the decomposition of the labile, readily available components of the windrowed harvest residues. (C) 2002 Published by Elsevier Science B.V.

Variation of bulk properties of anaerobic granules with wastewater type

Development of a granular sludge with high strength, high biological activity and a narrow settling distribution is necessary for optimal operation of high-rate upflow anaerobic treatment systems. Several studies have compared granules produced from different wastewaters but these have largely been from laboratory-fed reactors or compared granules from full-scale reactors fed similar wastewater types. Though two authors have commented on the inferiority of granules produced by a protein-based feed, the properties of these granules have not been characterised. In this paper, granules from full-scale reactors treating fruit and vegetable cannery effluent, two brewery effluents and a pig abattoir (slaughterhouse) were compared in terms of basic composition, size distribution, density, settling velocity, shear strength, and EPS content. The results supported previous qualitative observations by other researchers that indicate granule properties depend more on wastewater type rather than reactor design or operating conditions such as pre-acidification level. The cannery-fed granules bad excellent shear strength, settling distribution and density. Granules from the two brewery-fed reactors had statistically the same bulk properties, which were still acceptable for upflow applications. The protein-grown granule had poor strength and settling velocity. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

A comprehensive insight into floc characteristics and their impact on compressibility and settleability of activated sludge

This paper presents a comprehensive study of sludge floc characteristics and their impact on compressibility and settleability of activated sludge in full scale wastewater treatment processes. The sludge flocs were characterised by morphological (floc size distribution, fractal dimension, filament index), physical (flocculating ability, viscosity, hydrophobicity and surface charge) and chemical (polymeric constituents and metal content) parameters. Compressibility and settleability were defined in terms of the sludge volume index (SVI) and zone settling velocity (ZSV). The floc morphological and physical properties had important influence on the sludge compressibility and settleability. Sludges containing large flocs and high quantities of filaments, corresponding to lower values of fractal dimension (D-f), demonstrated poor compressibility and settleability. Sludge flocs with high flocculating ability had lower SVI and higher ZSV, whereas high values of hydrophobicity, negative surface charge and viscosity of the sludge flocs correlated to high SVI and low ZSV. The quantity of the polymeric compounds protein. humic substances and carbohydrate in the sludge and the extracted extracellular polymeric substances (EPS) had significant positive correlations with SVI. The ZSV was quantitatively independent of the polymeric constituents. High concentrations of the extracted EPS were related to poor compressibility and settleability. The cationic ions Ca, Mg, Al and Fe in the sludge improved significantly the sludge compressibility and settleability. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

The influence of key chemical constituents in activated sludge on surface and flocculating properties

This paper examines the influence of the chemical constituents of activated sludge and extracted extracellular polymeric substances (EPS) on the surface properties, hydrophobicity, surface charge (SC) and flocculating ability (FA) of activated sludge floes. Activated sludge samples from 7 different full-scale wastewater treatment plants were examined. Protein and humic substances were found to be the dominant polymeric compounds in the activated sludges and the extracted EPS, and they significantly affected the FA and surface properties, hydrophobicity and SC, of the sludge floes. The polymeric compounds proteins, humic substances and carbohydrates in the sludge floes and the extracted EPS contributed to the negative SC, but correlated negatively to the hydrophobicity of sludge floes. The quantity of protein and carbohydrate within the sludge and the extracted EPS was correlated positively to the FA of the sludge floes, while increased amounts of humic substances resulted in lower FA. In contrast, increased amounts of total extracted EPS had a negative correlation to FA. The results reveal that the quality and quantity of the polymeric compounds within the sludge floes is more informative, with respect to understanding the mechanisms involved in flocculation, than if only the extracted EPS are considered. This is an important finding as it indicates that extracting EPS may be insufficient to characterise the EPS. This is due to the low extraction efficiency and difficulties involved in the separation of EPS from other organic compounds. Correlations were observed between the surface properties and FA of the sludge floes., This confirms that the surface properties of the, sludge flocs play an important role in the bioflocculation process but that also other interactions like polymer entanglement are important. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

A role for pectin in the control of cell expansion

Uptake of nutrients and water depends on the growth of roots through elongation of individual cells near the. root tip. Many of the numerous components of Type I primary cell walls, those of dicotyledons and monocotyledons other than grasses (Poaceae), have been determined, and many hypotheses have been proposed for the control of cell expansion. This important aspect of plant growth still needs elucidation, however. A model is proposed in which pectin, which occurs as a calcium (Ca) pectate gel between the load-bearing cellulose microfibrils and xyloglucan (XG) chains, controls the rate at which cells expand. It is considered that the increasing tension generated by the expanding cell is transmitted to interlocked XG chains and cellulose microfibrils. The resulting deformation of the embedded Ca pectate gel elicits the excretion of protons from the cytoplasm, possibly via compounds such as cell wall-associated kinases, that weakens the Ca pectate gel, permitting slippage of XG molecules through the action of expansin. Further slippage is prevented by deformation of the pectic gel, proton diffusion, and the transfer of residual tension to adjacent XG chains. Evidence for this model is based on the effects of pH, Ca, and aluminum (Al) on root elongation and on the reactions of these cations with Ca pectate. This model allows for genetic selection of plants and adaptation of individual plants to root environmental conditions.

Surface stickiness of drops of carbohydrate and organic acid solutions during convective drying: Experiments and modeling

Drying kinetics of low molecular weight sugars such as fructose, glucose, sucrose and organic acid such as citric acid and high molecular weight carbohydrate such as maltodextrin (DE 6) were determined experimentally using single drop drying experiments as well as predicted numerically by solving the mass and heat transfer equations. The predicted moisture and temperature histories agreed with the experimental ones within 6% average relative (absolute) error and average difference of +/- 1degreesC, respectively. The stickiness histories of these drops were determined experimentally and predicted numerically based on the glass transition temperature (T-g) of surface layer. The model predicted the experimental observations with good accuracy. A nonsticky regime for these materials during spray drying is proposed by simulating a drop, initially 120 mum in diameter, in a spray drying environment.

Resistência natural da madeira de sete espécies de eucalipto ao apodrecimento

A resistência natural ao apodrecimento se constitui numa importante propriedade da madeira. Em se tratando das madeiras provenientes do gênero Eucalyptus, tal atributo se torna ainda mais importante, uma vez que tais madeiras são, na grande maioria das vezes, de difícil tratabilidade pelos métodos de tratamento convencionais. O objetivo do presente trabalho foi determinar a resistência natural da madeira de sete espécies de eucalipto em ensaio acelerado de laboratório ao fungo causador da podridão-parda Gloeophyllum trabeum. Foram ensaiadas madeiras das espécies de Corymbia citriodora, Eucalyptus tereticornis, E. paniculata, E. pilularis, E. cloeziana, E. urophylla e E. grandis com 16 anos de idade, que cresceram na Estação Experimental de Anhembi, em São Paulo, pertencente ao Departamento de Ciências Florestais da ESALQ/USP. No que diz respeito ao apodrecimento causado pelo fungo Gloeophyllum trabeum, a madeira de eucalipto das sete espécies pode ser considerada resistente, uma vez que os valores de perda de massa foram sempre inferiores a 10%.

Influência dos estrativos na resistência ao apodrecimento de seis espécies de madeira

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da extração da madeira de seis espécies, quatro nativas (candeia, cedro, cerejeira e jacarandá-caviúna) e duas exóticas (E. citriodora e E. gumifera), em diferentes solventes, na resistência ao apodrecimento causado pelo fungo da podridão-parda Gloeophyllum trabeum. O material foi ensaiado na forma de serragem, em face da maior facilidade para os procedimentos de extração. Dentre os resultados, pode-se destacar a baixa perda de massa ocorrida na madeira de cedro (Cedrela fissilis), evidenciando sua elevada resistência natural ao fungo testado e, ainda, à incapacidade dos solventes utilizados na retirada de compostos que conferem resistência ao apodrecimento. As madeiras de candeia (Vanillosmopsis erythropappa), cerejeira (Amburana cearensis), jacarandá-caviúna (Machaerium scleroxylon) e de eucaliptos (Corymbia citriodora e Eucalyptus gummifera) também apresentaram elevada resistência natural, em função da baixa perda de massa ocorrida, quando expostas ao fungo G. trabeum. Essas madeiras, quando totalmente extraídas, apresentaram elevados valores de perda de massa. No que diz respeito ao material extraído por diferentes solventes de forma isolada, observou-se, na candeia, que o solvente mais eficiente na retirada de substâncias que conferem resistência ao apodrecimento foi o diclorometano. Com relação ao cedro, o mais eficiente foi o metanol. Na cerejeira, por meio da mistura de etanol/tolueno retiraram-se mais substâncias, ao passo que no jacarandá-caviúna foi o metanol. Nas madeiras de eucaliptos, o metanol foi mais eficiente na retirada de componentes tóxicos ao fungo utilizado neste estudo, devendo destacar ainda, no E. gummifera, a eficiência da água quente na retirada de tais compostos. No C. citriodora, os valores de perda de massa, em razão das extrações em água fria, em água quente, em diclorometano e ao natural (não-extraída), foram muito baixos.

Effects of ouabain on vascular reactivity

Ouabain is an endogenous substance occurring in the plasma in the nanomolar range, that has been proposed to increase vascular resistance and induce hypertension. This substance acts on the a-subunit of Na+,K+-ATPase inhibiting the Na+-pump activity. In the vascular smooth muscle this effect leads to intracellular Na+ accumulation that reduces the activity of the Na+/Ca2+ exchanger and to an increased vascular tone. It was also suggested that circulating ouabain, even in the nanomolar range, sensitizes the vascular smooth muscle to vasopressor substances. We tested the latter hypothesis by studying the effects of ouabain in the micromolar and nanomolar range on phenylephrine (PE)-evoked pressor responses. The experiments were performed in normotensive and hypertensive rats in vivo, under anesthesia, and in perfused rat tail vascular beds. The results showed that ouabain pretreatment increased the vasopressor responses to PE in vitro and in vivo. This sensitization after ouabain treatment was also observed in hypertensive animals which presented an enhanced vasopressor response to PE in comparison to normotensive animals. It is suggested that ouabain at nanomolar concentrations can sensitize vascular smooth muscle to vasopressor stimuli possibly contributing to increased tone in hypertension.

Ácidos húmicos extraídos do lodo de esgoto sanitário e seus efeitos em plantas

O lodo de esgoto possui alto teor de matéria orgânica porém, também estão presentes diferentes poluentes e patógenos. Desta forma, neste trabalho foi extraído ácido húmico (AH) o qual é um composto resultante do fracionamento de substâncias húmicas que compreendem um grupo de compostos de carbono gerados na decomposição de resíduos orgânicos que sofrem ressíntese formando o húmus. O ácido húmico promove diversos benefícios nos vegetais, como crescimento, elongação celular, tolerância a estresses e aumento da permeabilidade da membrana plasmática. Com base nestas características, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos citogenéticos (ensaio Allium cepa), fisiológicos, anatômicos e bioquímicos do ácido húmico do lodo de esgoto sanitário. Foi realizada caracterização elementar do material para a definição das doses. Após 20 dias de tratamento, foram realizadas coletas do material e, posteriormente, analisadas. A caracterização química do AH indicou-o como bom condicionador para culturas apresentando elevadas taxas de C, H e N. Não foi observado efeito de toxicidade, citotoxicidade, genotoxicidade e mutagenicidade do AH. Foi verificado aumento expressivo de todos os pigmentos fotossintéticos vegetais nas concentrações mais altas (2 mM C L-1 e 4 mM C L-1). Houve aumento da expressão da ATPAse em todos os tratamentos e das enzimas do estresse oxidativo (CAT, SOD, APX, GST) em diferentes concentrações. A integração destas análises permitiu concluir que o ácido húmico do lodo de esgoto pode ser utilizado como adubo orgânico, pois foi observado benefícios no vegetal tais como maior crescimento vegetal e aumento da atividade nas enzimas do estresse oxidativo.

Estudo da cinética de extração alcoólica durante o processamento de licor de banana

O licor é uma bebida obtida a partir da mistura de álcool, água, açúcar e compostos aromáticos que podem ser extraídos de ervas, frutas, chocolates entre outros, dando origem a vários tipos e sabores de bebida. A banana é uma fruta perecível, que é produzida durante o ano todo e destaca-se no setor do agronegócio capixaba, sendo, portanto, uma boa alternativa para produção de licor, de cor e sabor bem característicos. O aroma é formado por uma mistura complexa de substâncias e que desempenha papel importante na aceitação do licor. Sua caracterização é feita por técnicas cromatográficas avançadas, como o emprego de GC/MS, e constitui um procedimento indispensável para o desenvolvimento da bebida em destaque. Este estudo teve como objetivo principal analisar o processo de extração dos compostos da banana durante a etapa de infusão para a produção de licor de banana e caracterização química de voláteis do extrato. Foram testadas cinco formulações: 200 g, 400 g, 600 g, 800 g e 1000 g de banana para 1 L de álcool de cereais com graduação alcoólica de 92,8 °GL, para obtenção do extrato hidroalcoólico de banana. Na etapa de extração foram realizadas análises físico-químicas de cor, °Brix, índice de refração, pH e atividade de água. Essas análises permitem determinar a cinética de extração dos compostos, bem como o tempo necessário para sua estabilização. A partir dos extratos, foram produzidos licores misturando-se água, extrato e xarope de açúcar, em proporções para que o licor tivesse 30% (m.v-1) de açúcares adicionados e 18 °GL, e foram realizadas análises físico-químicas no licor recém-preparado e após 60 dias de armazenamento. A análise dos compostos voláteis foi realizada no extrato hidroalcoólico após 21 dias do tratamento 2 (400 g.L-1), tendo a extração desses compostos ocorrido por meio do SPME e injetado no GC/MS. Foi observado que a cinética de extração variou para cada concentração e com o tipo de composto extraído. O tratamento 2 foi o que possuiu melhores características comparado aos demais, pois nessa concentração foi percebida a estabilização da coordenada de cor b* e não foi observado aglomeração de banana. O tempo de estabilização foi de 11 dias e a coordenada de cor b* foi o parâmetro utilizado para determinar o final da extração. Houve variações nos valores das análises físico-químicas entre o tempo 0 e após 60 dias, que podem ter ocorrido devido a reações no processo de maturação. Não foram detectados compostos voláteis de interesse, necessitando de adaptação da metodologia utilizada para avaliação de aroma de extrato hidroalcoólico de banana.

Prospecção de toxicidade de fungicidas por análises macroscópicas, microscópicas e moleculares em Allium cepa

Apesar dos benefícios econômicos dos agrotóxicos para a agricultura, os efeitos negativos à saúde humana e ao meio ambiente são questionados. Dentre os agroquímicos que são usados na agricultura, destacam-se os fungicidas, que são utilizados em grande quantidade nas lavouras para controle de doenças. Com intuito de verificar os danos ocasionados por esses compostos, diversos métodos de avaliação têm sido utilizados na análise de toxicidade e mutagenicidade dos agrotóxicos. As análises macroscópicas (germinação e crescimento radicular) e microscópicas (índice mitótico, aberrações cromossômicas e nucleares) são importantes na determinação da toxicidade de compostos lançados ao meio ambiente, porque permite averiguar danos na germinação, no desenvolvimento da plântula e no ciclo celular. No entanto, para melhor compreensão dos mecanismos moleculares da mutação e de seus efeitos sobre a população exposta à contaminação ambiental, os marcadores moleculares oferecem perspectivas, por medir o efeito direto da exposição sobre o DNA. O objetivo do trabalho foi avaliar o potencial tóxico dos fungicidas por análises macroscópicas, microscópicas e moleculares em Allium cepa. Os resultados indicam redução nos parâmetros de germinação, crescimento radicular e índice mitótico nas maiores concentrações para os princípios ativos difenoconazol, tebuconazol, procimidona e iprodiona, quando comparados ao controle negativo, mostrando que os princípios apresentaram efeito genotóxico, citotóxico, fitotóxico para as raízes de Allium cepa pela alta frequência de aberrações cromossômicas, nucleares e redução do índice mitótico. Os resultados moleculares indicaram mudança no perfil de amplificação dos primers SSR (Sequência Simples Repetitiva) e o ISSR (Inter Sequência Simples Repetitiva), após a exposição do Allium cepa aos princípios ativos, incluindo alterações na perda, ganho e mudança na intensidade de banda. A perda e o ganho de bandas aconteceram à medida que aumentou a concentração dos princípios ativos. O método de agrupamento e as distâncias e dissimilaridades mostraram relação de dose-dependência, pois conseguiu separar as maiores concentrações do controle negativo para os princípios ativos no ISSR e SSR, com exceção dos princípios procimidona e iprodiona no SSR. Esses dados indicam que possui relação entre as análises utilizadas, sendo indicadores confiáveis para detectar alterações por substâncias químicas. Os marcadores moleculares ISSR e SSR são ferramentas eficientes em avaliar alterações ocasionadas no DNA por fungicidas podendo ser utilizada em estudos de toxicidade.

Participação da apolipoproteína-E na atividade microbicida “in vitro” contra o Mycobacterium tuberculosis

A parede celular de Mycobacterium tuberculosis (Mtb) é constituída por 60% de lipídios, impedindo a passagem de uma grande quantidade de substâncias, além de desempenhar um importante papel na imunopatogênese. A apresentação desses antígenos aos linfócitos se dá por meio de moléculas do tipo CD1.Por sua vez a Apolipoproteína-E (ApoE), glicoproteína amplamente distribuída nos tecidos, pode facilitar a apresentação de lipídios pelo CD1. A ApoE possui três principais alelos ApoE- 2, 3 e 4, que codificam três isoformas de proteínas, tipos 2, 3 e 4, que possuem diferentes estruturas e funções. A presença de determinadas isoformas da ApoE está associada a doenças infecciosas, como herpes labial, dano hepático severo causado pelo vírus da hepatite C, diarréia infantil e tuberculose pulmonar. Neste contexto, avaliamos a participação da ApoE na atividade microbicida in vitro frente ao Mtb. Para tanto, foram arrolados 13 indivíduos PPD-, 17 indivíduos PPD+ e 4 indivíduos com tuberculose pulmonar ativa. O uso de plasma humano depletado de ApoE nos experimentos de atividade microbicida in vitro mostraram um aumento significante (p=0,02) no número de micobactérias (431.5 ± 81.92 UFC) quando comparado ao grupo controle (313.0 ± 74.61 UFC). Esses resultados foram confirmados por um modelo experimental utilizando esplenócitos de camundongos de camundongos C57BL/6 (815.9 ± 76.32 UFC) e animais APOE nocaute (1133 ± 86.85 UFC) (p = 0.021). Quanto à produção de IL-10, no grupo PPD+, observamos que o grupo com depleção de ApoE (866.7 ± 447.8) apresentou uma produção menor desta citocina com relação ao controle infectado (1089 ± 481.3) (p=0,023). Já em relação ao IFN-, em ambos os grupos observou-se, após 72 horas, uma tendência à diminuição da produção dessa citocina no grupo com depleção, com relação ao grupo controle. Esses dados sugerem que a ApoE tem papel distinto na ativação da resposta imune e sua ausência pode prejudicar a resposta imune frente à tuberculose