Cost-benefit analysis: The ``gold standard'' re-examined

The dissertation reviews the recommendations of the Panel on Cost Effectiveness in Health and Medicine (Panel) convened by the US Public Health Service in 1993 in four areas: aggregation of costs and benefits, methods of estimating resources used, definition of population impacted and perspective used in cost benefit analysis. Financial data from a clinical trial was used to test whether different approaches in each of the above four areas would change the net benefit resulting from a cost benefit analysis. Differences in aggregation of cost and benefit resulted in the same net benefit, but not the same cost/benefit ratios. Differences in resource use estimation methods, population subgroups definitions and perspectives all produced different net benefits. Difference in perspective resulted in different and often opposing decisions as to whether the proposed intervention from the clinical trial should be implemented. ^

Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Anti-PSMA antibody-coupled gold nanorods detection by optical and electron microscopies

While cancer is one of the greatest challenges to public health care, prostate cancer was chosen as cancer model to develop a more accurate imaging assessment than those currently available. Indeed, an efficient imaging technique which considerably improves the sensitivity and specificity of the diagnostic and predicting the cancer behavior would be extremely valuable. The concept of optoacoustic imaging using home-made functionalized gold nanoparticles coupled to an antibody targeting PSMA (prostate specific membrane antigen) was evaluated on different cancer cell lines to demonstrate the specificity of the designed platform. Two commonly used microscopy techniques (indirect fluorescence and scanning electron microscopy) showed their straightforwardness and versatility for the nanoparticle binding investigations regardless the composition of the investigated nanoobjects. Moreover most of the research laboratories and centers are equipped with fluorescence microscopes, so indirect fluorescence using Quantum dots can be used for any active targeting nanocarriers (polymers, ceramics, metals, etc.). The second technique based on backscattered electron is not only limited to gold nanoparticles but also suits for any study of metallic nanoparticles as the electronic density difference between the nanoparticles and binding surface stays high enough. Optoacoustic imaging was finally performed on a 3D cellular model to assess and prove the concept of the developed platform.

An in vitro toxicity evaluation of gold-, PLLA- and PCL-coated silica nanoparticles in neuronal cells for nanoparticle-assisted laser-tissue soldering.

The uptake of silica (Si) and gold (Au) nanoparticles (NPs) engineered for laser-tissue soldering in the brain was investigated using microglial cells and undifferentiated and differentiated SH-SY5Y cells. It is not known what effects NPs elicit once entering the brain. Cellular uptake, cytotoxicity, apoptosis, and the potential induction of oxidative stress by means of depletion of glutathione levels were determined after NP exposure at concentrations of 10(3) and 10(9)NPs/ml. Au-, silica poly (ε-caprolactone) (Si-PCL-) and silica poly-L-lactide (Si-PLLA)-NPs were taken up by all cells investigated. Aggregates and single NPs were found in membrane-surrounded vacuoles and the cytoplasm, but not in the nucleus. Both NP concentrations investigated did not result in cytotoxicity or apoptosis, but reduced glutathione (GSH) levels predominantly at 6 and 24h, but not after 12 h of NP exposure in the microglial cells. NP exposure-induced GSH depletion was concentration-dependent in both cell lines. Si-PCL-NPs induced the strongest effect of GSH depletion followed by Si-PLLA-NPs and Au-NPs. NP size seems to be an important characteristic for this effect. Overall, Au-NPs are most promising for laser-assisted vascular soldering in the brain. Further studies are necessary to further evaluate possible effects of these NPs in neuronal cells.

Assessing the Environmental Hazard of Using Seawater for Ore Processing at the Lasail Mine Site in the Sultanate of Oman

The Lasail mining area (Sultanate of Oman) was contaminated by acid mine drainage during the exploitation and processing of local and imported copper ore and the subsequent deposition of sulphide-bearing waste material into an unsealed tailings dump. In this arid environment, the use of seawater in the initial stages of ore processing caused saline contamination of the fresh groundwater downstream of the tailings dump. After detection of the contamination in the 1980s, different source-controlled remediation activities were conducted including a seepage water collection system and, in 2005, surface sealing of the tailings dump using an HDPE-liner to prevent further infiltration of meteoric water. We have been assessing the benefits of the remediation actions undertaken so far. We present chemical and isotopic (δ18O, δ 2H, 3H) groundwater data from a long-term survey (8–16 years) of the Wadi Suq aquifer along a 28 km profile from the tailings dump to the Gulf of Oman. Over this period, most metal concentrations in the Wadi Suq groundwater decreased below detection limits. In addition, in the first boreholes downstream of the tailings pond, the salinity contamination has decreased by 30 % since 2005. This decrease appears to be related to the surface coverage of the tailings pond, which reduces flushing of the tailings by the sporadic, but commonly heavy, precipitation events. Despite generally low metal concentrations and the decreased salinity, groundwater quality still does not meet the WHO drinking water guidelines in more than 90 % of the Wadi Suq aquifer area. The observations show that under arid conditions, use of seawater for ore processing or any other industrial activity has the potential to contaminate aquifers for decades.

Indium-111 labeled gold nanoparticles for in-vivo molecular targeting.

The present report describes the synthesis and biological evaluation of a molecular imaging platform based on gold nanoparticles directly labeled with indium-111. The direct labeling approach facilitated radiolabeling with high activities while maintaining excellent stability within the biological environment. The resulting imaging platform exhibited low interference of the radiolabel with targeting molecules, which is highly desirable for in-vivo probe tracking and molecular targeted tumor imaging. The indium-111 labeled gold nanoparticles were synthesized using a simple procedure that allowed stable labeling of the nanoparticle core with various indium-111 activities. Subsequent surface modification of the particle cores with RGD-based ligands at various densities allowed for molecular targeting of the αvß3 integrin in-vitro and for molecular targeted imaging in human melanoma and glioblastoma models in-vivo. The results demonstrate the vast potential of direct labeling with radioisotopes for tracking gold nanoparticles within biological systems.

Uptake efficiency of surface modified gold nanoparticles does not correlate with functional changes and cytokine secretion in human dendritic cells in vitro.

Engineering nanoparticles (NPs) for immune modulation require a thorough understanding of their interaction(s) with cells. Gold NPs (AuNPs) were coated with polyethylene glycol (PEG), polyvinyl alcohol (PVA) or a mixture of both with either positive or negative surface charge to investigate uptake and cell response in monocyte-derived dendritic cells (MDDCs). Inductively coupled plasma optical emission spectrometry and transmission electron microscopy were used to confirm the presence of Au inside MDDCs. Cell viability, (pro-)inflammatory responses, MDDC phenotype, activation markers, antigen uptake and processing were analyzed. Cell death was only observed for PVA-NH2 AuNPs at the highest concentration. MDDCs internalize AuNPs, however, surface modification influenced uptake. Though limited uptake was observed for PEG-COOH AuNPs, a significant tumor necrosis factor-alpha release was induced. In contrast, (PEG+PVA)-NH2 and PVA-NH2 AuNPs were internalized to a higher extent and caused interleukin-1beta secretion. None of the AuNPs caused changes in MDDC phenotype, activation or immunological properties.

Fluorescence-encoded gold nanoparticles: library design and modulation of cellular uptake into dendritic cells.

In order to harness the unique properties of nanoparticles for novel clinical applications and to modulate their uptake into specific immune cells we designed a new library of homo- and hetero-functional fluorescence-encoded gold nanoparticles (Au-NPs) using different poly(vinyl alcohol) and poly(ethylene glycol)-based polymers for particle coating and stabilization. The encoded particles were fully characterized by UV-Vis and fluorescence spectroscopy, zeta potential and dynamic light scattering. The uptake by human monocyte derived dendritic cells in vitro was studied by confocal laser scanning microscopy and quantified by fluorescence-activated cell sorting and inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy. We show how the chemical modification of particle surfaces, for instance by attaching fluorescent dyes, can conceal fundamental particle properties and modulate cellular uptake. In order to mask the influence of fluorescent dyes on cellular uptake while still exploiting its fluorescence for detection, we have created hetero-functionalized Au-NPs, which again show typical particle dependent cellular interactions. Our study clearly prove that the thorough characterization of nanoparticles at each modification step in the engineering process is absolutely essential and that it can be necessary to make substantial adjustments of the particles in order to obtain reliable cellular uptake data, which truly reflects particle properties.