Laboratory Evaluation of Mefluidide Effects on Elongation of Hydrilla and Eurasian Watermilfoil

The potential of mefluidide (N-(2,4-dimethyl-5[[trifluromethyl) sulfonyl] amino] phenol) acetamide) to act as a submersed aquatic plant growth regulator was evaluated using a laboratory bioassay system. Main stem elongation of hydrilla (Hydrilla verticillata (L.f.) Royle) and Eurasian watermilfoil (Myriophyllum spicatum L.) was effectively reduced by mefluidide at low concentrations. The lowest effective concentration of mefluidide that reduced stem length in Eurasian watermilfoil (100 yg a.i./L) was 5 times lower than that for hydrilla (500 yg a.i./L). Short-term net photosynthetic rates of these plants were not affected by mefluidide at concentrations as high as 1000 yg a.i./L. The minimum exposure time required to maintain an inhibitory effect for at least 28 days at a concentration of 500 yg ai.i./L was 3 to 7 days for Eurasian watermilfoil and 7 to 14 days for hydrilla. The results suggest that mefluidide is a more effective growth regulator for Eurasian watermilfoil than hydrilla. Exogenously applied gibberellic acid (GA) did not completely overcome the inhibitory effect of mefluidide even when GA was added at a high concentration (10-5 M). In addition, the internodal lengths of stems treated with mefluidide were not reduced as they were when treated with gibberellin synthesis inhibitors. The reduction of main stem elongation by mefluidide appeared to be due to the inhibition of new cell and tissue development at the stem tip rather than from inhibition of GA biosynthesis.

Control of wettability of carbon nanotube array by reversible dry oxidation for superhydrophobic coating and supercapacitor applications

In this thesis, dry chemical modification methods involving UV/ozone, oxygen plasma, and vacuum annealing treatments are explored to precisely control the wettability of CNT arrays. By varying the exposure time of these treatments the surface concentration of oxygenated groups adsorbed on the CNT arrays can be controlled. CNT arrays with very low amount of oxygenated groups exhibit a superhydrophobic behavior. In addition to their extremely high static contact angle, they cannot be dispersed in DI water and their impedance in aqueous electrolytes is extremely high. These arrays have an extreme water repellency capability such that a water droplet will bounce off of their surface upon impact and a thin film of air is formed on their surface as they are immersed in a deep pool of water. In contrast, CNT arrays with very high surface concentration of oxygenated functional groups exhibit an extreme hydrophilic behavior. In addition to their extremely low static contact angle, they can be dispersed easily in DI water and their impedance in aqueous electrolytes is tremendously low. Since the bulk structure of the CNT arrays are preserved during the UV/ozone, oxygen plasma, and vacuum annealing treatments, all CNT arrays can be repeatedly switched between superhydrophilic and superhydrophobic, as long as their O/C ratio is kept below 18%.

The effect of oxidation using UV/ozone and oxygen plasma treatments is highly reversible as long as the O/C ratio of the CNT arrays is kept below 18%. At O/C ratios higher than 18%, the effect of oxidation is no longer reversible. This irreversible oxidation is caused by irreversible changes to the CNT atomic structure during the oxidation process. During the oxidation process, CNT arrays undergo three different processes. For CNT arrays with O/C ratios lower than 40%, the oxidation process results in the functionalization of CNT outer walls by oxygenated groups. Although this functionalization process introduces defects, vacancies and micropores opening, the graphitic structure of the CNT is still largely intact. For CNT arrays with O/C ratios between 40% and 45%, the oxidation process results in the etching of CNT outer walls. This etching process introduces large scale defects and holes that can be obviously seen under TEM at high magnification. Most of these holes are found to be several layers deep and, in some cases, a large portion of the CNT side walls are cut open. For CNT arrays with O/C ratios higher than 45%, the oxidation process results in the exfoliation of the CNT walls and amorphization of the remaining CNT structure. This amorphization process can be implied from the disappearance of C-C sp2 peak in the XPS spectra associated with the pi-bond network.

The impact behavior of water droplet impinging on superhydrophobic CNT arrays in a low viscosity regime is investigated for the first time. Here, the experimental data are presented in the form of several important impact behavior characteristics including critical Weber number, volume ratio, restitution coefficient, and maximum spreading diameter. As observed experimentally, three different impact regimes are identified while another impact regime is proposed. These regimes are partitioned by three critical Weber numbers, two of which are experimentally observed. The volume ratio between the primary and the secondary droplets is found to decrease with the increase of Weber number in all impact regimes other than the first one. In the first impact regime, this is found to be independent of Weber number since the droplet remains intact during and subsequent to the impingement. Experimental data show that the coefficient of restitution decreases with the increase of Weber number in all impact regimes. The rate of decrease of the coefficient of restitution in the high Weber number regime is found to be higher than that in the low and moderate Weber number. Experimental data also show that the maximum spreading factor increases with the increase of Weber number in all impact regimes. The rate of increase of the maximum spreading factor in the high Weber number regime is found to be higher than that in the low and moderate Weber number. Phenomenological approximations and interpretations of the experimental data, as well as brief comparisons to the previously proposed scaling laws, are shown here.

Dry oxidation methods are used for the first time to characterize the influence of oxidation on the capacitive behavior of CNT array EDLCs. The capacitive behavior of CNT array EDLCs can be tailored by varying their oxygen content, represented by their O/C ratio. The specific capacitance of these CNT arrays increases with the increase of their oxygen content in both KOH and Et4NBF4/PC electrolytes. As a result, their gravimetric energy density increases with the increase of their oxygen content. However, their gravimetric power density decreases with the increase of their oxygen content. The optimally oxidized CNT arrays are able to withstand more than 35,000 charge/discharge cycles in Et4NBF4/PC at a current density of 5 A/g while only losing 10% of their original capacitance.

Estratégia para validação de processos de esterilização por vapor saturado em autoclaves nas indústrias farmacêuticas

O objetivo deste trabalho foi criar uma metodologia de validação e revalidação dos processos de esterilização por calor úmido em autoclaves horizontais, destacando os pontos críticos do processo e concentrando esforços onde são realmente necessários. Foram realizados estudos de distribuição térmica, de penetração de calor e de desafio microbiológico na validação da autoclave STERIS FINNAQUA 6912. Com o objetivo de avaliar o impacto de uma mudança e compreender a relação entre os fatores e suas interações para o processo de esterilização, foi utilizado o planejamento fatorial 23 dos fatores densidade da carga (quantidade de itens), embalagem do produto e localização na câmara interna. Os estudos de distribuição térmica confirmaram a distribuição homogênea de calor na câmara interna durante o tempo de exposição a 121C. As temperaturas variaram entre 120,35C e 120,92C com desvio padrão máximo de 0,12C. Os estudos de penetração de calor confirmaram exposições equivalentes a 121C por 24 minutos em todos os itens da carga (F0 > 24 minutos). Em todos os estudos para cargas secas, os índices de capacidade do processo (Cpk) foram maiores que 1,33. Os ensaios de desafio microbiológico garantiram níveis de esterilidade (S.A.L.) maiores que 12 reduções logarítmicas em relação aos indicadores biológicos Geobacillus stearothermophilus. Não foi detectada a presença de endosporos sobreviventes nos 132 indicadores biológicos utilizados nos quatro ciclos desafiados. Com base no planejamento experimental verificou-se que, para o nível de significância de 95% , as mudanças nos fatores posição, embalagem e quantidade da carga não são significativas para o processo de esterilização, em autoclave com remoção forçada de ar. Já para o nível de significância de 90%, a interação Posição x Embalagem apresentou significância estatística no processo de esterilização com valor P de 0,080

Poluentes marinhos como fatores de estresse em esponjas e mexilhões

A biota marinha está exposta a uma elevada quantidade de substâncias tóxicas que podem causar graves problemas ao ambiente. As esponjas (Porifera) e os mexilhões (Mollusca) por serem sésseis e filtradores são utilizados como bioindicadores de poluição. A experimentação com aquários permite a realização de ensaios controlados, acompanhamento da resposta a diversos poluentes, concentrações e tempo de exposição. Os objetivos deste estudo foram: I). avaliar a imunocompetência através da expressão de proteínas do sistema imune Fator Inflamatório de Enxerto AIF -1 e pP38 por teste de ELISA (do inglês, Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) em esponjas expostas a poluentes, II) acompanhar a expressão das proteínas AIF-1 e pP38 nas cinco espécies de esponjas marinhas: Aplysina fulva (Pallas, 1766), Chondrilla aff. nucula Schimidt, 1862, Dysidea robusta Vilanova e Muricy 2001, Polymastia janeirensis (Boury-Esnault, 1973) e Hymeniacidon heliophila (Parker, 1910) após exposição a lipopolisacarídeo (LPS) de E. Coli III) avaliar a expressão das proteínas AIF-1 e pP38 nas espécies C. aff. nucula e P. janeirensis após exposição a dodecil sulfato de sódio (SDS) IV) avaliar a mortalidade de mexilhões quando expostos ao dispersante Triton X-100 e esgoto doméstico in natura. Os resultados indicam que as esponjas A. fulva, C. aff. nucula, D. robusta e P. janeirensis expostas a 20 μg/mL de LPS por 30 minutos, uma, três, 24 e 48 horas apresentaram aumento de expressão da proteína AIF-1 em relação ao controle, com diferentes tempos de resposta para cada espécie. A esponja H. heliophila exposta a 30 μg/mL de LPS apresentou diferença significativa na expressão de AIF-1 em relação ao controle na exposição por 30 min, uma, quatro, 24 e 48 horas. Contudo, não houve diferença significativa na expressão de outra proteína, a quinase pP38, nesses ensaios. As esponjas C. aff. nucula e P. janeirensis foram expostas a 0,25 mg/L de dodecil sulfato de sódio (SDS) por 24 e 48 horas. C. aff. nucula apresentou aumento da expressão de AIF -1 quando comparada ao controle em 24 e 48 horas, mas para P. janeirensis não houve diferença significativa. Os mexilhões Perna perna foram expostos a poluentes de duas maneiras a detergente Triton X-100 0,10 g/L por três, seis, 12 e 18 horas que induziu diferença significativa na mortalidade em seis, 12 e 18 horas em comparação com o controle e a a esgoto doméstico in natura diluído na proporção de 1:50 não houve mortalidade no tratamento ou no controle. A variação da expressão da proteína AIF-1 observada nas cinco espécies de esponjas marinhas confirma a utilização dessa proteína como eficiente biomarcador de estresse. Os mexilhões foram bons bioindicadores da poluição por detergente.

High-density holographic recording parameters under different wavelength of a two dyes-sensitized photopolymer

The high-density holographic recording parameters of a novel two dyes-sensitized photopolymer under different exposure wavelengths are studied. The results show that the maximum diffraction efficiency, exposure sensitivity, maximum refraction index modulation, dynamic range, and the exposure time constant increases with the increase of the exposure wavelength. The analysis indicates that the scattering has an important role in the forming of the holographic grating. (c) 2005 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Fatores de risco para ocorrência de restrição do crescimento extra-uterino em prematuros de muito baixo peso ao nascer

A desnutrição em recém-nascidos prematuros de muito baixo peso ao nascer (MBPN) é um fenômeno universal e vem aumentando nas últimas décadas. A restrição do crescimento extra-uterino (RCEU) é um importante indicador do estado nutricional nestes pacientes. O objetivo deste estudo foi identificar os fatores de risco para RCEU durante a internação hospitalar. Foi realizado estudo de coorte retrospectiva que incluiu 188 recém-nascidos MBPN adequados para idade gestacional (AIG), no período de 2002 a 2004. A análise constituiu-se em um modelo de regressão linear longitudinal de efeitos mistos, sendo observada a diferença na taxa de variação do peso para crianças com e sem RCEU na alta hospitalar. Oitenta e sete (46%) dos recém-nascidos incluídos no estudo apresentaram RCEU na alta hospitalar. Influenciaram a taxa de variação do peso ao longo da internação hospitalar: o menor peso ao nascer, sexo masculino, menor Apgar de 5o minuto, o maior escore CRIB; persistência do canal arterial, doença metabólica óssea, hemorragia intracraniana, displasia broncopulmonar e sepse. O maior tempo em oxigenioterapia, as transfusões sanguíneas, o uso de diurético, o maior tempo para atingir dieta plena e de uso de nutrição parenteral também foram preditores do crescimento. A desnutrição de recém-nascidos prematuros MBPN nas Unidades Neonatais é um problema frequente e influenciado tanto pelo cuidado neonatal quanto pelas características individuais de cada criança.

Fatores de risco para infecções hospitalares em crianças críticas

O objetivo desta tese foi avaliar a influências da exposição a diversos fatores de risco e ocorrência de infecção hospitalar (IH) e examinar fatores de risco relacionados às pneumonias associadas ao uso de ventilador mecânico (PAV) em crianças críticas. Usamos os métodos de estudo prospectivo envolvendo uma coorte de 268 crianças menores de três anos, realizado em unidade de pacientes graves, de janeiro de 1997 e setembro de 2000. Aplicou-se técnica de regressão de Poisson para estimar razões de risco e estratégia de abordagem hierárquica para identificar fatores de risco associados à IH. Apenas para 179 crianças críticas que usaram ventilador mecânico, aplicou-se a regressão de Cox para estimar razões de risco e identificar fatores de risco associados à PAV. Os resultados apresentaram 74 infecções hospitalares diagnosticadas no total, com taxa de incidência de 48,1 IH por 1000 pacientes-dia. Foi determinante para ocorrência de infecção hospitalar, idade superior a dois anos (Razão de Risco) [RR]: 2,66; intervalo de confiança [IC]: 95%: 1,46-4,58), uso de sonda vesical (RR: 2,92; IC 95%: 1,47-5,80), uso de nutrição parenteral (RR: 1,90; IC 95%: 1,15-3,13), realização de broncoscopia (RR: 1,84; IC 95%: 1,03-3,27), tempo de exposição ao cateter vascular central (RR: 2,36; IC 95%: 1,18-4,71) e ao ventilador mecânico (RR: 1,72; IC 95%: 0,94-3,15). Observou-se PAV em 29 crianças (16,3%), com taxa de incidência de 29,3 casos por 1000 dias de ventilação mecânica (IC 95%: 20,34-42,11), dos quais 50% dos eventos ocorreram até o quinto dia de ventilação. A taxa de risco diária aumentou até um máximo de 2,3%, observada no 7 dia de ventilação, e reduziu a partir daí. Foram fatores de risco para PAV na análise multivariada hierarquizada, idade acima de 1 ano (RR: 3,49; IC 95%; 1,64-7,45), cirurgia do aparelho digestivo (RR: 5,05; IC 95%; 2,17-11,78) e nutrição parenteral (RR: 2,68; IC 95%: 1,24-5,8). /exposição a antibióticos antes da internação conferiu proteção (RR: 0,29; IC 95%: 0,13-0,66). Concluímos que os resultados encontrados neste estudo indicam que a influência do tempo de exposição é determinante para a ocorrência de infecções hospitalares e está associado aos processos de cuidados do paciente crítico. Políticas institucionais direcionadas ao controles e prevenção das IH devem fazer de estratégias fundamentais para a qualidade da assistência e segurança do paciente internado. Vigilância de Saúde Pública e componentes longitudinais de estudo de fatores de risco para infecções hospitalares e para pneumonias associadas ao ventilador podem ajudar avaliar prognósticos e planejar e testar medidas preventivas, concentrando-se esforços na primeira semana de ventilação.

Ocorrência e ecotoxicidade de desreguladores endócrinos químicos em ambientes aquáticos e em sistemas de tratamento de esgoto

A aplicabilidade de um método selecionado de medição indireta de vitelogenina (Vtg) em plasma sanguíneo de peixe, baseado na quantificação de fosfato álcali-lábil (alkali-labile phosphate-ALP) para acessar estrogenicidade em água, foi investigada na presente tese. O método foi originalmente desenvolvido para a espécie de peixe Carassius carassius (Carpa cruciana) e aplicado pela primeira vez na espécie Oreochromis niloticus (Tilápia do Nilo) no presente estudo. Com o objetivo de acessar a sensibilidade do método, em uma primeira etapa da investigação foram realizados estudos laboratoriais com soluções estoques de 17-ethinylestradiol (EE2), 17-estradiol (E2), e estrona (E1). Os efeitos destes hormônios foram investigados com base tanto na concentração quanto na carga, utilizando-se para tanto, unidades experimentais com volumes distintos (2 L e 130 L). Após a validação do método de ALP, a estrogenicidade foi avaliada nas seguintes águas contaminadas: (i) afluente e efluente de uma grande estação de tratamento de esgotos convencional (ETE) e de uma estação descentralizada de tratamento de esgoto de pequeno porte (Ecossistema Engenheirado-DEE); (ii) água superficial (SW) e água subterrânea (GW) coletadas em uma área de brejo contaminada com gasolina; (iii) água de uma lagoa urbana (LRF) da cidade do Rio de Janeiro, com alta densidade populacional e descarte clandestino de esgoto. Na segunda etapa foram analisados em microalgas os efeitos (outros que não disrupção endócrina) causados pelos hormônios EE2, E2 e E1. Os hormônios foram testados individualmente e em misturas, em culturas individuais e combinada (S+) das espécies de microalgas unicelulares P. subcapitata e D. subspicatus. Com base nos níveis de ALP para a espécie de peixe e no EC50 para as espécies de algas, os resultados mostraram que o EE2 e o E2 causaram disrupção endócrina superior e foram mais tóxicos do que o E1 para peixes e microalgas respectivamente. Quando em misturas (E+) de concentrações equivalentes (EE2:E2:E1), os estrogênios resultaram em efeito aditivo para as espécies O. niloticus e P. subcapitata, e menos que aditivo para D. subspicatus e cultivo misto de algas (S+). Culturas contendo ambas as espécies de algas (S+) por um longo período de exposição (96 h) resultaram na atenuação dos efeitos tóxicos causados pela exposição, tanto individual (EE2, E2 ou E1), quanto na mistura (E+) dos estrogênios, medidos em termos de EC50 (T0h 0,07; 0,09; 0,18; e 0,06 g mL-1; e T96h 1,29; 1,87; 5,58; e 4,61 g mL-1, respectivamente). O DEE apresentou uma maior eficiência na remoção dos disrutores endócrinos do que a ETE convencional. Foi detectada estrogenicidade em amostras da LRF, e de água SW e GW em área brejosa contaminada com gasolina. Os resultados dos ensaios sugerem que as interações (efeitos aditivos ou menos que aditivo) causadas pela mistura dos estrogênios assim como, as interações entre as espécies de algas afetaram o resultado final dos ensaios ecotoxicológicos. Um fator raramente abordado em estudos ecotoxicológicos que foi destacado na presente tese refere-se à importância de considerar não somente a concentração e a dosagem, mas também a carga aplicada e o volume das unidades experimentais. Devido à boa sensibilidade do O. niloticus quando exposto às concentrações relativamente baixas dos estrogênios, a combinação do método de ALP com os biomarcadores auxiliares (particularmente MN) pode ser um protocolo adequado para a detecção de estogenicidade e genotoxicidade respectivamente em diferentes ambiente aquáticos contaminados, como parte de um programa de monitoramento ambiental

Avaliação de aminoácidos como inibidores de corrosão para cobre em meio de água do mar artificial

Inibidores de corrosão são substâncias que quando adicionadas a um meio agressivo, diminuem ou previnem a reação de oxidação de um metal com este meio e/ou as reações de redução de espécies presentes no meio. Para a inibição da corrosão de cobre e suas ligas em meios ácidos ou neutros, o inibidor mais empregado é o benzotriazol (BTAH), o qual forma complexos com os íons Cu (I) e Cu (II) na superfície do metal, diminuindo o processo corrosivo. A preocupação com a preservação ambiental e a toxicidade de inibidores de corrosão vem sendo discutida na literatura. Vários estudos têm-se intensificado usando aminoácidos, como proposta para substituição ao BTAH, considerado tóxico. Entre os aminoácidos estudados, dois apresentavam enxofre em suas moléculas (cisteína e metionina) e um outro sem heteroátomo na cadeira lateral (glicina). As concentrações variaram entre 10-2 a 10-4 mol/L e pH da solução entre 7,2 e 8,4. Foram realizadas medidas gravimétricas (ensaios de imersão total) e técnicas eletroquímicas, tais como polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. A caracterização morfológica da superfície do substrato após os ensaios de imersão total (743 horas) foi feita por meio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS ou EDX) e difração de raios X (DRX). Embora os resultados com aminoácidos tenham sido sempre muito inferiores àqueles obtidos na presença de BTAH, comportamentos semelhantes em função da concentração dos aminoácidos puderam ser observados pelos diagramas de Nyquist. Contudo, com exceção dos resultados verificados para o meio contendo cisteína 10-2 mol/L, todas as eficiências de inibição para os meios contendo aminoácidos, obtidas pelos ensaios de imersão total, foram negativas, mostrando que o tempo de exposição também pode ser relevante para o desempenho destes inibidores. Entre todos os aminoácidos testados, os meios contendo glicina apresentaram os piores desempenhos anticorrosivos, inclusive acelerando o processo de dissolução anódica do cobre. Esse resultado pode estar relacionado à faixa de pH das soluções testadas e à solubilidade dos complexos de cobre formados com os aminoácidos, mostrando que uma faixa ótima de pH também deve ser assegurada para aprimorar a ação destes aminoácidos como inibidores de corrosão

Effect of some environmental factors on the acute toxicity of deltamethrin to common carp: a laboratory study under aerobic condition

The toxicity of xenobiotic in aquatic ecosystems is influenced by many factors such as ambient temperature, water hardness, pond soil type, etc. In the present study, it was observed that air temperature, water hardness and soil sediment have profound influence on the toxicity of deltamethrin to common carp fry (ay. length 3.5 ± 0.5 cm, ay. weight 0.58 ± 0.25 g); 96h LC(sub)50 values for common carp at 38.07 ± 2.20°C maximum and 27.86 ± 1.22°C minimum air temperature in soft and very hard water were 0.102 and 0.495 µg lˉ¹, respectively. This value had increased significantly to 2.37 and 3.02 µg at 30.55 ± 1.21°C maximum and 26.04 ± 0.61°C minimum air temperature, respectively. When sediment was included, 96h LC(sub)50 at 38.07°C maximum temperature in very hard water was 1.808 µg 1ˉ¹ and this had increased to 8.073 µg 1ˉ¹ when tested at 30.55°C maximum temperature. Due to the 7.5°C increase in maximum and 1.7°C in minimum temperature, toxicity increased significantly. Lower toxicity in very hard water in comparison to soft water may be due to the lower solubility of deltarnethrin and high level of calcium. Adsorption reaction of deltamethrin with clay, humus, FeOOH, MnOOH and particulate organic carbon, and complexation reaction with dissolved organic carbon were responsible for the lowered toxicity in the experiment with sediment. Exposure time had no significant effect on acute toxicity of deltamethrin.

Tolerance of Penaeus monodon larvae to cupric sulfate added in bath

Copper is used to deter the growth of bacterial, fungal and protozoan disease organism in fishes. Zoeae (Z SUB-1 ), myses (M SUB-1 ) and postlarvae (P SUB-1 ) were exposed to copper sulfate at concentrations of 0 . 025, 0 . 05, 0 . 75, 0 . 1 and 0 . 2 ppm from 24 to 96 hours. The number of surviving larvae were counted at the end of each 24-hour period and the percentage of survival is determined for each dose level. The LC SUB-50 for each of the larval stages was interpolated from the data whenever possible. Three trials with 2 replicates per trial were conducted. The physico-chemical characteristics of the bath taken before and at the end of the experimental period show insignificant differences between initial and final values in each trial. Results indicate that mortality rates of all larval stages increased with exposure time and that mortality rates of the experimental group is higher than the control. Interpolation of the LC SUB-50 is possible only for the 48-h and 72-h exposure times for both zoeae and myses and for the 48-h exposure time for the postlarvae. This is due to the high survival percentage of the 24-h group and the low survival percentage (below 50%) of the larvae exposed for 96 hours. The 48-hour LC SUB-50 for Z SUB-1 , M SUB-1 and P SUB-1 are 0 . 225, 0 . 350 and 0 . 125 ppm respectively. Postlarvae seem to be more sensitive than either of the 2 larval stages having a lower 48-h LC SUB-50 and a low survival rate after 72 hours. The larvae were observed to lose their balance and were lethargic, producing few swimming movements so that they were mostly confined to the bottom of the aquaria. Moribund larvae observed under the microscope had a faster but weak heartbeat compared to healthy larvae. Slight or complete loss of feeding ability indicated by empty guts and delayed molting of Z SUB-1 to Z SUB-2 were also noted.

Static and dynamic errors in particle tracking microrheology.

Particle tracking techniques are often used to assess the local mechanical properties of cells and biological fluids. The extracted trajectories are exploited to compute the mean-squared displacement that characterizes the dynamics of the probe particles. Limited spatial resolution and statistical uncertainty are the limiting factors that alter the accuracy of the mean-squared displacement estimation. We precisely quantified the effect of localization errors in the determination of the mean-squared displacement by separating the sources of these errors into two separate contributions. A "static error" arises in the position measurements of immobilized particles. A "dynamic error" comes from the particle motion during the finite exposure time that is required for visualization. We calculated the propagation of these errors on the mean-squared displacement. We examined the impact of our error analysis on theoretical model fluids used in biorheology. These theoretical predictions were verified for purely viscous fluids using simulations and a multiple-particle tracking technique performed with video microscopy. We showed that the static contribution can be confidently corrected in dynamics studies by using static experiments performed at a similar noise-to-signal ratio. This groundwork allowed us to achieve higher resolution in the mean-squared displacement, and thus to increase the accuracy of microrheology studies.

Effect of dry oxidation on the performance of carbon nanotube arrays electrochemical capacitors

In this study, the effect of dry oxidation on the electrochemical properties of carbon nanotube arrays is investigated. Oxygenated surface functional groups were introduced to the arrays by oxygen plasma treatment, where their surface concentrations were varied by controlling the exposure time. The finding presented herein shows an augmentation of nearly thirty times in term of specific capacitance when the arrays are oxidized. Similar behavior is also observed in the non-aqueous electrolytes where the specific capacitance of the oxidized carbon nanotube arrays is measured more than three times higher than that of the pristine ones. However, overexposure to oxygen plasma treatment reverses this effect. At such high oxidation level, the damage to the graphitic structure becomes more pronounced such that the capacitive behavior of the arrays is overshadowed by their resistive behavior. These findings are important for further development of carbon nanotube based electrochemical capacitors. © 2012 Materials Research Society.

Effects of solar UV radiation on morphology and photosynthesis of filamentous cyanobacterium Arthrospira platensis

To study the impact of solar UV radiation (UVR) (280 to 400 nm) on the filamentous cyanobacterium Arthrospira (Spirulina) platensis, we examined the morphological changes and photosynthetic performance using an indoor-grown strain (which had not been exposed to sunlight for decades) and an outdoor-grown strain (which had been grown under sunlight for decades) while they were cultured with three solar radiation treatments: PAB (photosynthetically active radiation [PAR] plus UVR; 280 to 700 nm), PA (PAR plus UV-A; 320 to 700 nm), and P (PAR only; 400 to 700 nm). Solar UVR broke the spiral filaments of A. platensis exposed to full solar radiation in short-term low-cell-density cultures. This breakage was observed after 2 h for the indoor strain but after 4 to 6 h for the outdoor strain. Filament breakage also occurred in the cultures exposed to PAR alone; however, the extent of breakage was less than that observed for filaments exposed to full solar radiation. The spiral filaments broke and compressed when high-cell-density cultures were exposed to full solar radiation during long-term experiments. When UV-B was screened off, the filaments initially broke, but they elongated and became loosely arranged later (i.e., there were fewer spirals per unit of filament length). When UVR was filtered out, the spiral structure hardly broke or became looser. Photosynthetic 0, evolution in the presence of UVR was significantly suppressed in the indoor strain compared to the outdoor strain. UVR-induced inhibition increased with exposure time, and it was significantly lower in the outdoor strain. The concentration of UV-absorbing compounds was low in both strains, and there was no significant change in the amount regardless of the radiation treatment, suggesting that these compounds were not effectively used as protection against solar UVR. Self-shading, on the other hand, produced by compression of the spirals over adaptive time scales, seems to play an important role in protecting this species against deleterious UVR. Our findings suggest that the increase in UV-B irradiance due to ozone depletion not only might affect photosynthesis but also might alter the morphological development of filamentous cyanobacteria during acclimation or over adaptive time scales.

Preliminary study on the photoproduction of hydroxyl radicals in aqueous solution with Aldrich humic acid, algae and Fe(III) under high-pressure mercury lamp irradiation

Under a high-pressure mercury lamp (HPML) and using an exposure time of 4 h, the photoproduction of hydroxyl radicals ((OH)-O-.) could be induced in an aqueous solution containing humic acid (HA). Hydroxyl radicals were determined by high-performance liquid chromatography using benzene as a probe. The results showed that (OH)-O-. photoproduction increased from 1.80 to 2.74 muM by increasing the HA concentration from 10 to 40 mg L-1 at an exposure time of 4 h (pH 6.5). Hydroxyl radical photoproduction in aqueous solutions of HA containing algae was greater than that in the aqueous solutions of HA without algae. The photoproduction of (OH)-O-. in the HA solution with Fe(111) was greater than that of the solution without Fe(III) at pH ranging from 4.0 to 8.0. The photoproduction of (OH)-O-. in HA solution with algae with or without Fe(111) under a 250 W HPML was greater than that under a 125 W HPML. The photoproduction of (OH)-O-. in irradiated samples was influenced by the pH. The results showed that HPML exposure for 4 h in the 4-8 pH range led to the highest (OH)-O-. photoproduction at pH 4.0.