An isolate of Apple stem grooving virus associated with Cleopatra mandarin fruit intumescence

A citrus tatter leaf isolate (CTLV-Cl) of Apple stem grooving virus (ASGV) has been found to be associated with a fruit rind intumescence in Cleopatra mandarin (Citrus reshni) in Limeira (SP). The CTLV-Cl was mechanically transmitted to the main experimental herbaceous hosts of CTLV. Chenopodium quinoa and C. amaranticolor reacted with local lesions and systemic symptoms while other test plants reacted somewhat differently than what is reported for CTLV. A pair of primers designed for specific detection of ASGV and CTLV amplified the expected 801 bp fragment from the CTLV-Cl-infected plants. Typical capillovirus-like particles were observed by the electron microscope in experimentally infected C. quinoa and C. amaranticolor leaves.

Partial characterization of nif genes from the bacterium Azospirillum amazonense

Azospirillum amazonense revealed genomic organization patterns of the nitrogen fixation genes similar to those of the distantly related species A. brasilense. Our work suggests that A. brasilense nifHDK, nifENX, fixABC operons and nifA and glnB genes may be structurally homologous to the counterpart genes of A. amazonense. This is the first analysis revealing homology between A. brasilense nif genes and the A. amazonense genome. Sequence analysis of PCR amplification products revealed similarities between the amino acid sequences of the highly conserved nifD and glnB genes of A. amazonense and related genes of A. brasilense and other bacteria. However, the A. amazonense non-coding regions (the upstream activator sequence region and the region between the nifH and nifD genes) differed from related regions of A. brasilense even in nitrogenase structural genes which are highly conserved among diazotrophic bacteria. The feasibility of the 16S ribosomal RNA gene-based PCR system for specific detection of A. amazonense was shown. Our results indicate that the PCR primers for 16S rDNA defined in this article are highly specific to A. amazonense and can distinguish this species from A. brasilense.

Cardiologie nucléaire du 21ième siècle : nouveautés et réalités

Les maladies cardio-vasculaires demeurent une cause majeure de mortalité et morbidité dans les sociétés développées. La recherche de déterminants prédictifs d’évènements vasculaires représente toujours un enjeu d’actualité face aux coûts croissants des dépenses reliées aux soins médicaux et à l’élargissement des populations concernées, notamment face à l’occidentalisation des pays émergeants comme l’Inde, le Brésil et la Chine. La cardiologie nucléaire occupe depuis trente ans, une place essentielle dans l’arsenal des méthodes diagnostiques et pronostiques des cardiopathies. De plus, de nouvelles percées permettront de dépister d’une façon plus précoce et précise, la maladie athérosclérotique cardiaque et périphérique chez les populations atteintes ainsi qu’en prévention primaire. Nous présenterons dans cette thèse, deux approches nouvelles de la cardiologie nucléaire. La dysfonction endothéliale est considérée comme le signal pathologique le plus précoce de l’athérosclérose. Les facteurs de risques cardiovasculaires traditionnels atteignent la fonction endothéliale et peuvent initier le processus d’athérosclérose même en l’absence de lésion endothéliale physique. La quantification de la fonction endothéliale coronarienne comporte donc un intérêt certain comme biomarqueur précoce de la maladie coronarienne. La pléthysmographie isotopique, méthodologie développée lors de ce cycle d’étude, permet de quantifier la fonction endothéliale périphérique, cette dernière étant corrélée à la fonction endothéliale coronarienne. Cette méthodologie est démontrée dans le premier manuscrit (Harel et. al., Physiol Meas., 2007). L’utilisation d’un radiomarquage des érythrocytes permet la mesure du flot artériel au niveau du membre supérieur pendant la réalisation d’une hyperémie réactive locale. Cette nouvelle procédure a été validée en comparaison à la pléthysmographie par jauge de contrainte sur une cohorte de 26 patients. Elle a démontré une excellente reproductibilité (coefficient de corrélation intra-classe = 0.89). De plus, la mesure du flot artérielle pendant la réaction hyperémique corrélait avec les mesure réalisées par la méthode de référence (r=0.87). Le deuxième manuscrit expose les bases de la spectroscopie infrarouge comme méthodologie de mesure du flot artériel et quantification de la réaction hyperémique (Harel et. al., Physiol Meas., 2008). Cette étude utilisa un protocole de triples mesures simultanées à l’aide de la pléthysmographie par jauge de contrainte, radio-isotopique et par spectroscopie infrarouge. La technique par spectroscopie fut démontrée précise et reproductible quant à la mesure des flots artériels au niveau de l’avant-bras. Cette nouvelle procédure a présenté des avantages indéniables quant à la diminution d’artéfact et à sa facilité d’utilisation. Le second volet de ma thèse porte sur l’analyse du synchronisme de contraction cardiaque. En effet, plus de 30% des patients recevant une thérapie de resynchronisation ne démontre pas d’amélioration clinique. De plus, ce taux de non-réponse est encore plus élevé lors de l’utilisation de critères morphologiques de réponse à la resynchronisation (réduction du volume télésystolique). Il existe donc un besoin urgent de développer une méthodologie de mesure fiable et précise de la dynamique cardiaque. Le troisième manuscrit expose les bases d’une nouvelle technique radio-isotopique permettant la quantification de la fraction d’éjection du ventricule gauche (Harel et. al. J Nucl Cardiol., 2007). L’étude portant sur 202 patients a démontré une excellente corrélation (r=0.84) avec la méthode de référence (ventriculographie planaire). La comparaison avec le logiciel QBS (Cedar-Sinai) démontrait un écart type du biais inférieur (7.44% vs 9.36%). De plus, le biais dans la mesure ne démontrait pas de corrélation avec la magnitude du paramètre pour notre méthodologie, contrairement au logiciel alterne. Le quatrième manuscrit portait sur la quantification de l’asynchronisme intra-ventriculaire gauche (Harel et. al. J Nucl Cardiol, 2008). Un nouveau paramètre tridimensionnel (CHI: contraction homogeneity index) (médiane 73.8% ; IQ 58.7% - 84.9%) permis d’intégrer les composantes d’amplitude et du synchronisme de la contraction ventriculaire. La validation de ce paramètre fut effectuée par comparaison avec la déviation standard de l’histogramme de phase (SDΦ) (médiane 28.2º ; IQ 17.5º - 46.8º) obtenu par la ventriculographie planaire lors d’une étude portant sur 235 patients. Ces quatre manuscrits, déjà publiés dans la littérature scientifique spécialisée, résument une fraction des travaux de recherche que nous avons effectués durant les trois dernières années. Ces travaux s’inscrivent dans deux axes majeurs de développement de la cardiologie du 21ième siècle.

Evaluación de la condición sanitaria del departamento del Tolima con respecto a Peste Porcina Clásica

Introducción: La Peste Porcina Clásica es una enfermedad de declaración obligatoria de la OIE que limita el comercio internacional. El Tolima tiene restringida la comercialización de animales con el 48% del país por no tener el mismo estatus de Zona Libre; la inclusión del departamento dentro de la zona en proceso de declaración mejoraría la condición sanitaria y permitiría la admisibilidad comercial a los productores. Metodología: Es un estudio descriptivo con dos componentes; el primero incluye la caracterización y evaluación cualitativa de las condiciones sanitarias relacionadas con PPC y el segundo la caracterización virológica mediante un muestreo aleatorio simple para determinar circulación viral. Resultados: se encontró que la atención de las notificaciones se realiza en ≤ 1 día, mientras que entre la atención y resultados existen demoras en el 84% de los casos; las coberturas vacunales son ≥90% que evidencian inmunidad poblacional prolongada y sostenida; en el departamento no se presentan focos desde hace mas de 8 años, no han tenido importaciones de animales con riesgo sanitario, no cuenta barreras geográficas en los limites con la Zona Control que permitan aislamiento y en el muestreo todos los resultados fueron negativos a PPC por RT PCR, con un VPN de 0.99. Discusión: El Tolima cumple con las condiciones sanitarias para incluirse en la próxima zona en proceso de declaración, sin embargo es necesario mejorar las rutas cítricas para la atención de sospechas de PPC e instaurar puestos de control para aislar el departamento y controlar las movilizaciones de porcinos.

Estudi dels carotenoides en espècies marrons de bacteris verds del sofre: diversitat, eco-fisiologia i regulació

El present treball es centra en l'estudi a diferents nivells dels carotenoides de les espècies marrons de Bacteris Verds del Sofre (GSB, de l'anglès Green Sulfur Bacteria). L'objectiu global ha estat el d'esbrinar quina és la funció d'aquests pigments dins l'aparell fotosintètic d'aquests microorganismes i aprofundir en el coneixement de la seva estructura i interaccions amb els altres pigments de l'aparell fotosintètic. En primer lloc es va dissenyar un nou mètode de cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC) per analitzar de manera més ràpida i precisa els carotenoides de diferents soques de GSB (Capítol 3). Aquest mètode es basa en una purificació prèvia dels extractes pigmentaris amb columnes d'alúmina per eliminar les bacterioclorofil·les (BCls). Això va permetre analitzar amb una elevada resolució i en tan sols 45 min de carrera cromatogràfica els diferents carotenoides i els seus precursors, així com les configuracions trans i cis dels seus isòmers. El segon mètode utilitzat va consistir en una modificació del mètode de Borrego i Garcia-Gil (1994) i va permetre la separació precisa de tot tipus de pigments, procedents tant de cultius purs com de mostres de caràcter complex. Un exemple concret foren uns paleosediments de la zona lacustre de Banyoles. En aquests sediments (0,7-1,5 milions d'anys d'antiguitat) es van detectar, entre d'altres pigments, carotenoides específics de les espècies marrons de GSB, la qual cosa va permetre confirmar la presència d'aquests bacteris a la zona lacustre de Banyoles ja des del Pleistocè inferior. En aquest primer capítol també es van analitzar els carotenoides de Chlorobium (Chl.) phaeobacteroides CL1401 mitjançant cromatografia líquida acoblada a espectrometria de masses (LC-MS/MS), amb l'objectiu de confirmar la seva identificació i el seu pes molecular. A més, també es va avaluar l'efecte de la temperatura, la llum i diferents agents oxidants i reductors en la composició quantitativa i qualitativa dels carotenoides i les BCls d'aquesta espècie. Això va permetre confirmar el caràcter fotosensible de les BCls i que els isòmers trans/cis dels diferents carotenoides no són artefactes produïts durant la manipulació de les mostres, sinó que són constitutius de l'aparell fotosintètic d'aquests microorganismes. El Capítol 4 inclou els experiments de fisiologia duts a terme amb algunes espècies de GSB, a partir dels quals es va intentar esbrinar la dinàmica de síntesi dels diferents pigments de l'aparell fotosintètic (BCl antena, BCl a i carotenoides) durant el creixement d'aquestes espècies. Aquestes investigacions van permetre monitoritzar també els canvis en el nombre de centres de reacció (CR) durant el procés d'adaptació lumínica. La determinació experimental del nombre de CR es va realitzar a partir de la quantificació de la BCl663, l'acceptor primari en la cadena de transport d'electrons dels GSB. L'estimació del nombre de CR/clorosoma es va realitzar tant a partir de dades estequiomètriques i biomètriques presents a la bibliografia, com a partir de les dades experimentals obtingudes en el present treball. El bon ajust obtingut entre les diferents estimacions va donar solidesa al valor estequiomètric calculat, que fou, com a promig, d'uns 70 CR per clorosoma. En aquest capítol de fisiologia també es van estudiar les variacions en les relacions trans/cis pels principals carotenoides de les espècies marrons de GSB. Aquestes es van determinar a partir de cultius purs de laboratori i de poblacions naturals de GSB. Pel que fa als valors trobats en cultius de laboratori no es van observar diferències destacades entre el valor calculat a alta intensitat de llum i el calculat a baixa intensitat, essent en ambdós casos proper a 2. En els clorosomes aïllats de diferents soques marrons aquest quocient prengué un valor similar tant pels isòmers de l'isorenieratè (Isr) com pels del -isorenieratè (-Isr). En poblacions naturals de Chl. phaeobacteroides aquesta relació va ser també de 2 isòmers trans per cada isòmer cis, mantenint-se constant tant en fondària com al llarg del temps. Finalment, en el Capítol 5 es presenta un marcador molecular que permet la identificació específica d'espècies marrons de GSB. Malgrat que inicialment aquest marcador fou dissenyat a partir d'un gen implicat en la síntesi de carotenoides (crtY, el qual codifica per a una licopè ciclasa) la seqüència final a partir de la qual s'han aconseguit els encebadors selectius està relacionada amb la família de proteïnes de les Policètid-ceto-sintases (PKT). Tot i així, l'eina dissenyada pot ser de gran utilitat per a la discriminació d'espècies marrons de GSB respecte les verdes en poblacions mixtes com les que es troben en ambients naturals i obre la porta a futurs experiments d'ecologia microbiana utilitzant tècniques com la PCR en temps real, que permetria la monitorització selectiva de les poblacions d'espècies marrons de GSB en ecosistemes naturals.

Development of molecular monitoring methods and assessment of the environmental fate of the biological control agent of fire blight Pseudomonas fluorescens EPS62e

Pseudomonas fluorescens EPS62e es va seleccionar com a agent de biocontrol del foc bacterià per la seva eficàcia en el control de Erwinia amylovora. En aquest treball es van desenvolupar mètodes de traçabilitat que van permetre la seva detecció específica i quantificació. Mitjançant les tècniques RAPD i U-PCR es van obtenir fragments d'amplificació diferencial per EPS62e que es van seqüenciar i caracteritzar com marcadors SCAR per dissenyar una PCR en temps real. La PCR a temps real es va utilitzar simultàniament amb mètodes microbiològics per estudiar l'adaptabilitat epifítica de EPS62e en pomera i perera. L'ús combinat de mètodes microbiològics i moleculars va permetre la identificació de tres estats fisiològics de EPS62e: la colonització activa, l'entrada en un estat de viable però no cultivable, i la mort cel·lular. Aquest treball mostra que EPS62e està ben adaptada a la colonització de flors a camp, encoratjant la seva utilització dins d'una estratègia de control biològic contra el foc bacterià.

Anticorpos anti-trypanosoma cruzi como preditivos de infecção por leishmania infantum

Leishmania infantum and Trypanosoma cruzi are trypanosomatids of medical importance and are, respectively, the etiologic agents of visceral leishmaniasis (VL) and Chagas disease (CD) in Brazil. People infected with L. infantum or T. cruzi may develop asymptomatically, enabling the transmission of pathogens through blood transfusion and / or organs. The assessment of the infection by T. cruzi is included among the tests performed for screening blood donors in Brazil, however, there is no availability of tests for Leishmania. Serological tests for T. cruzi are very sensitive, but not specific, and may have cross-reactions with other microorganisms. Thus, the aim of this study was to determine the prevalence of Leishmania infection in blood donors and assess whether the serological test for T. cruzi detect L. infantum. Among the 300 blood samples from donors, discarded in 2011, 61 were T. cruzi positive, 203 were from donors with other infections and 36 were from handbags with low blood volume, but without infection. We also assessed 144 samples from donors without infections and able to donate blood, totaling 444 subjects. DNA was extracted from blood samples of all to perform quantitative PCR (qPCR) to detect Leishmania DNA. The buffy coat obtained from all samples was grown in Schneider medium supplemented and NNN. All samples were evaluated for the presence of anti-Leishmania antibody. The serological results indicate a percentage of 22% of Leishmania infection in blood samples obtained from discarded bags. A total of 60% of samples positive in ELISA for T. cruzi were negative by IFI, used as confirmatory test, ie 60% false positive for Chagas. Among these samples false positive for Chagas, 72% were positive by ELISA for Leishmania characterizing the occurrence of cross reaction between serologic assays. Of the 300 cultures performed, 18 grew parasites that were typed by qPCR and specific isoenzymes, found the species Leishmania infantum crops. Among the 18 cultures, 4 were purged from scholarships for low volume and all negative serology blood bank, thus demonstrating that there is a real risk of Leishmania transmission via transfusion. It is concluded that in an area endemic for leishmaniasis in Brazil, serological diagnosis performed to detect infection by T. cruzi among blood donors can identify infection by L. infantum and although cause false positive for Chagas, this cross-reactivity reduces the risk of Leishmania infection via blood transfusion, since tests are not applied specific detection of the parasite. In this way, there remains the need to discuss the implementation of a specific serological screening test for Leishmania in endemic countries such as Brazil

Microscopia de força atômica aplicada em imunoensaios

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Detecção parasitológica, molecular e sorológica de Erlichia canis e babesia canis em cães da região Centro-Oriental da Colômbia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Detecção da Helicobacter pylori através da técnica de reação em cadeia da polimerase em amostras fecais de crianças da cidade de Belém-Pará

A infecção pela Helicobacter pylori é uma das mais comuns em humanos, admite-se que é adquirida na infância e que é uma das principais causas de gastrite e úlcera gástrica na vida adulta. Entre os vários métodos de diagnósticos da infecção pela H. pylori, a reação e cadeia da polimerase (PCR) tem mostrado alta sensibilidade para a detecção desta bactéria em amostras gástricas, orais fecais. Com o objetivo de padronizar a técnica de PCR para detectar a presença da H. pylori nas fezes e comparar com o método de diagnóstico sorológico, utilizou-se uma amostra de 79 crianças provenientes de um estudo soroepidemiológico realizado em Belém-Pará, no ano de 2003. O DNA total foi extraído das fezes através de um protocolo padronizado neste estudo baseado na associação dos métodos de fervura em resina quelante e digestão por proteinase, seguido por fenol-clorofórmio. Para a amplificação do DNA utilizou-se iniciadores para o gene 16S rRNA para o gênero Helicobacter e para detecção específica da H. pylori utilizou-se iniciadores para trecho do gene ureA. O fragmento foi visualizado em gel de agarose 2% corado com brometo de etídio. A presença da H. pylori foi verificada em 69,62% (55/79) dos pacientes. A análise comparativa entre o ensaio sorológico e a PCR ureA, revelou que a técnica molecular apresenta um melhor desempenho no diagnóstico de H. pylori em fezes (p = 0,0246). A aplicação da técnica da PCR em amostras fecais de crianças, por ser um procedimento não invasivo e altamente eficiente pode ser utilizada para detecção da infecção pela H. pylori tanto na rotina laboratorial como em pesquisas de interesse epidemiológico.

Pesticidas mais empregados na cultura de soja no município de Dourados (MS): determinação em água para consumo humano

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Anwendung der konfokalen Laser-Scanning-Mikroskopie zur Charakterisierung der Struktur von Zähnen und von oberflächenmodifiziertem Titan für Knochenimplantate

Zusammenfassung Mittels Fluoreszenzfarbstoffen können Strukturen sichtbar gemacht werden, die auf kon-ventionellem Weg nicht, oder nur schwer darzustellen sind. Besonders in Kombination mit der Konfokalen Laser Scanning Mikroskopie eröffnen sich neue Wege zum spezifischen Nachweis unterschiedlichster Komponenten biologischer Proben und gegebenenfalls deren dreidimensionale Widergabe.Die Visualisierung des Proteinanteils des Zahnhartgewebes kann mit Hilfe chemisch kopplungsfähiger Fluorochrome durchgeführt werden. Um zu zeigen, daß es sich bei dieser Markierung nicht um unspezifische Adsorption des Farbstoffes handelt, wurde zur Kontrolle die Proteinkomponente der Zahnproben durch enzymatischen Verdau beseitigt. Derartig behandelte Präparate wiesen eine sehr geringe Anfärbbarkeit auf.Weiterführend diente diese enzymatische Methode als Negativkontrolle zum Nachweis der Odontoblastenfortsätze im Dentin bzw. im Bereich der Schmelz-Dentin-Grenze. Hiermit konnte differenziert werden zwischen reinen Reflexionsbildern der Dentinkanäle und den Zellausläufern deren Membranen gezielt durch lipophile Fluoreszenzfarbstoffe markiert wurden.In einem weiteren Ansatz konnte gezeigt werden, daß reduzierte und daher nichtfluoreszente Fluoresceinabkömmlinge geeignet sind, die Penetration von Oxidationsmitteln (hier H2O2) in den Zahn nachzuweisen. Durch Oxidation dieser Verbindungen werden fluoreszierende Produkte generiert, die den Nachweis lieferten, daß die als Zahnbleichmittel eingesetzten Mittel rasch durch Schmelz und Dentin bis in die Pulpahöhle gelangen können.Die Abhängigkeit der Fluoreszenz bestimmter Fluorochrome von deren chemischer Um-gebung, im vorliegenden Fall dem pH-Wert, sollte eingesetzt werden, um den Säuregrad im Zahninneren fluoreszenzmikroskopisch darzustellen. Hierbei wurde versucht, ein ratio-metrisches Verfahren zu entwickeln, mit dem die pH-Bestimmung unter Verwendung eines pH-abhängigen und eines pH-unabhängigen Fluorochroms erfolgt. Diese Methode konnte nicht für diese spezielle Anwendung verifiziert werden, da Neutralisationseffekte der mineralischen Zahnsubstanz (Hydroxylapatit) die pH-Verteilung innerhalb der Probe beeinflußen. Fluoreszenztechniken wurden ebenfalls ergänzend eingesetzt zur Charakterisierung von kovalent modifizierten Implantatoberflächen. Die, durch Silanisierung von Titantestkörpern mit Triethoxyaminopropylsilan eingeführten freien Aminogruppen konnten qualitativ durch den Einsatz eines aminspezifischen Farbstoffes identifiziert werden. Diese Art der Funktionalisierung dient dem Zweck, Implantatoberflächen durch chemische Kopplung adhäsionsvermittelnder Proteine bzw. Peptide dem Einheilungsprozeß von Implantaten in den Knochen zugänglicher zu machen, indem knochenbildende Zellen zu verbessertem Anwachsverhalten stimuliert werden. Die Zellzahlbestimmung im Adhäsionstest wurde ebenfalls mittels Fluoreszenzfarbstoffen durchgeführt und lieferte Ergebnisse, die belegen, daß die durchgeführte Modifizierung einen günstigen Einfluß auf die Zelladhäsion besitzt.

Real time monitoring of DNA hybridization and replication using optical and acoustic biosensors

Während in den letzten Jahren zahlreiche Biosensoren zum spezifischen Nachweis von DNA entwickelt wurden, ist die Anwendung oberflächen-sensitiver Methoden auf enzymatische Reaktionen ein vergleichsweise neues Forschungsgebiet. Trotz der hohen Empfindlichkeit und der Möglichkeit zur Echtzeit-Beobachtung molekularer Prozesse, ist die Anwendung dieser Methoden nicht etabliert, da die Enzymaktivität durch die Nähe zur Oberfläche beeinträchtigt sein kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die enzymatische Verlängerung immobilisierter DNA durch eine DNA Polymerase mit Hilfe von Oberflächenplasmonen-Fluoreszenzspektroskopie (SPFS) und einer Quarzkristall-Mikrowaage (QCM) untersucht. Die Synthese von DNA wurde im Fall der QCM als Massenzuwachs detektiert, der sich im Abfall der Resonanzfrequenz des Schwingquarzes und einem Anstieg seiner Dissipationsenergie ausdrückte. Die viskoelastischen Eigenschaften der DNA-Schichten wurden bestimmt, indem die erhaltenen Daten mit einem auf Voigt basierenden Modell ausgewertet wurden. SPFS nutzt das evaneszente elektromagnetische Feld, das mit Oberflächenplasmonen einhergeht, zur oberflächen-sensitiven Anregung von Chromophoren. Auf diese Weise wurde der Einbau von Farbstoff-markierten Nukleotiden in die entstehende DNA-Sequenz als Indikator für das Voranschreiten der Reaktion ausgenutzt. Beide Meßtechniken konnten erfolgreich zum Nachweis der DNA-Synthese herangezogen werden, wobei die katalytische Aktivität des Enzyms vergleichbar zu der in Lösung gemessenen war.

Assembly and characterization of supramolecular architectures for biosensor applications

The research has included the efforts in designing, assembling and structurally and functionally characterizing supramolecular biofunctional architectures for optical biosensing applications. In the first part of the study, a class of interfaces based on the biotin-NeutrAvidin binding matrix for the quantitative control of enzyme surface coverage and activity was developed. Genetically modified ß-lactamase was chosen as a model enzyme and attached to five different types of NeutrAvidin-functionalized chip surfaces through a biotinylated spacer. All matrices are suitable for achieving a controlled enzyme surface density. Data obtained by SPR are in excellent agreement with those derived from optical waveguide measurements. Among the various protein-binding strategies investigated in this study, it was found that stiffness and order between alkanethiol-based SAMs and PEGylated surfaces are very important. Matrix D based on a Nb2O5 coating showed a satisfactory regeneration possibility. The surface-immobilized enzymes were found to be stable and sufficiently active enough for a catalytic activity assay. Many factors, such as the steric crowding effect of surface-attached enzymes, the electrostatic interaction between the negatively charged substrate (Nitrocefin) and the polycationic PLL-g-PEG/PEG-Biotin polymer, mass transport effect, and enzyme orientation, are shown to influence the kinetic parameters of catalytic analysis. Furthermore, a home-built Surface Plasmon Resonance Spectrometer of SPR and a commercial miniature Fiber Optic Absorbance Spectrometer (FOAS), served as a combination set-up for affinity and catalytic biosensor, respectively. The parallel measurements offer the opportunity of on-line activity detection of surface attached enzymes. The immobilized enzyme does not have to be in contact with the catalytic biosensor. The SPR chip can easily be cleaned and used for recycling. Additionally, with regard to the application of FOAS, the integrated SPR technique allows for the quantitative control of the surface density of the enzyme, which is highly relevant for the enzymatic activity. Finally, the miniaturized portable FOAS devices can easily be combined as an add-on device with many other in situ interfacial detection techniques, such as optical waveguide lightmode spectroscopy (OWLS), the quartz crystal microbalance (QCM) measurements, or impedance spectroscopy (IS). Surface plasmon field-enhanced fluorescence spectroscopy (SPFS) allows for an absolute determination of intrinsic rate constants describing the true parameters that control interfacial hybridization. Thus it also allows for a study of the difference of the surface coupling influences between OMCVD gold particles and planar metal films presented in the second part. The multilayer growth process was found to proceed similarly to the way it occurs on planar metal substrates. In contrast to planar bulk metal surfaces, metal colloids exhibit a narrow UV-vis absorption band. This absorption band is observed if the incident photon frequency is resonant with the collective oscillation of the conduction electrons and is known as the localized surface plasmon resonance (LSPR). LSPR excitation results in extremely large molar extinction coefficients, which are due to a combination of both absorption and scattering. When considering metal-enhanced fluorescence we expect the absorption to cause quenching and the scattering to cause enhancement. Our further study will focus on the developing of a detection platform with larger gold particles, which will display a dominant scattering component and enhance the fluorescence signal. Furthermore, the results of sequence-specific detection of DNA hybridization based on OMCVD gold particles provide an excellent application potential for this kind of cheap, simple, and mild preparation protocol applied in this gold fabrication method. In the final chapter, SPFS was used for the in-depth characterizations of the conformational changes of commercial carboxymethyl dextran (CMD) substrate induced by pH and ionic strength variations were studied using surface plasmon resonance spectroscopy. The pH response of CMD is due to the changes in the electrostatics of the system between its protonated and deprotonated forms, while the ionic strength response is attributed from the charge screening effect of the cations that shield the charge of the carboxyl groups and prevent an efficient electrostatic repulsion. Additional studies were performed using SPFS with the aim of fluorophore labeling the carboxymethyl groups. CMD matrices showed typical pH and ionic strength responses, such as high pH and low ionic strength swelling. Furthermore, the effects of the surface charge and the crosslink density of the CMD matrix on the extent of stimuli responses were investigated. The swelling/collapse ratio decreased with decreasing surface concentration of the carboxyl groups and increasing crosslink density. The study of the CMD responses to external and internal variables will provide valuable background information for practical applications.

Identification of an African Bacillus anthracis Lineage That Lacks Expression of the Spore Surface-Associated Anthrose-Containing Oligosaccharide

The surfaces of Bacillus anthracis endospores expose a pentasaccharide containing the monosaccharide anthrose, which has been considered for use as a vaccine or target for specific detection of the spores. In this study B. anthracis strains isolated from cattle carcasses in African countries where anthrax is endemic were tested for their cross-reactivity with monoclonal antibodies (MAbs) specific for anthrose-containing oligosaccharides. Unexpectedly, none of the isolates collected in Chad, Cameroon, and Mali were recognized by the MAbs. Sequencing of the four-gene operon encoding anthrose biosynthetic enzymes revealed the presence of premature stop codons in the aminotransferase and glycosyltransferase genes in all isolates from Chad, Cameroon, and Mali. Both immunological and genetic findings suggest that the West African isolates are unable to produce anthrose. The anthrose-deficient strains from West Africa belong to a particular genetic lineage. Immunization of cattle in Chad with a locally produced vaccine based on anthrose-positive spores of the B. anthracis strain Sterne elicited an anti-carbohydrate IgG response specific for a synthetic anthrose-containing tetrasaccharide as demonstrated by glycan microarray analysis. Competition immunoblots with synthetic pentasaccharide derivatives suggested an immunodominant role of the anthrose-containing carbohydrate in cattle. In West Africa anthrax is highly endemic. Massive vaccination of livestock in this area has taken place over long periods of time using spores of the anthrose-positive vaccine strain Sterne. The spread of anthrose-deficient strains in this region may represent an escape strategy of B. anthracis.