Unidirectional fiber-reinforced composite as an oral implant abutment material: Experimental studies of E-glass fiber/BisGMA-TEGDMA polymer in vitro

Fiber-reinforced composites (FRCs) are a new group of non-metallic biomaterials showing a growing popularity in many dental and medical applications. As an oral implant material, FRC is biocompatible in bone tissue environment. Soft tissue integration to FRC polymer material is unclear. This series of in vitro studies aimed at evaluating unidirectional E-glass FRC polymer in terms of mechanical, chemical, and biological properties in an attempt to develop a new non-metallic oral implant abutment alternative. Two different types of substrates were investigated: (a) Plain polymer (BisGMA 50%–TEGDMA 50%) and (b) Unidirectional FRC. The mechanical behavior of high fiber-density FRCs was assessed using a three-point bending test. Surface characterization was performed using scanning electron and spinning disk confocal microscopes. The surface wettability/energy was determined using sessile drop method. The blood response, including blood-clotting ability and platelet morphology was evaluated. Human gingival fibroblast cell responses - adhesion kinetics, adhesion strength, and proliferation activity - were studied in cell culture environment using routine test conditions. A novel tissue culture method was developed and used to evaluate porcine gingival tissue graft attachment and growth on the experimental composite implants. The analysis of the mechanical properties showed that there is a direct proportionality in the relationship between E-glass fiber volume fraction and toughness, modulus of elasticity, and load bearing capacity; however, flexural strength did not show significant improvement when high fiber-density FRC is used. FRCs showed moderate hydrophilic properties owing to the presence of exposed glass fibers on the polymer surface. Blood-clotting time was shorter on FRC substrates than on plain polymer. The FRC substrates also showed higher platelet activation state than plain polymer substrates. Fibroblast cell adhesion strength and proliferation rate were highly pronounced on FRCs. A tissue culture study revealed that gingival epithelium and connective tissue established an immediate close contact with both plain polymer and FRC implants. However, FRC seemed to guide epithelial migration outwards from the tissue/implant interface. Due to the anisotropic and hydrophilic nature of FRC, it can be concluded that this material enhances biological events related with soft tissue integration on oral implant surface.

Tilastot ja kustannukset tehokkuudeksi - kehysorganisaation näkökulma

Lauri Savisaaren esitys Tilastot ja kustannukset tehokkuudeksi -seminaarissa Helsingissä 3.12.2013.

”Sanalla sanoen tunsin tulleeni aivan toisenlaiseen maailmaan”. Romantiikka ja säätyläisyys osana taiteilija Mathilda Rotkirchin Euroopan matkaa 1840–1841

Tutkielmani aiheina ovat romantiikka ja säätyläisyys suomalaisen taiteilijan Mathilda Rotkirchin (1813–1842) Euroopan matkalla vuosina 1840–1841. Keskityn siihen, miten romantiikka, säätyläisyys, sukupuoli ja Rotkirchin taiteilijatausta näkyvät hänen matkassaan ja toimissaan matkan aikana. Lähdeaineistonani on Rotkirchin matkan kulusta ja tapahtumista kirjoittama matkapäiväkirja. Mathilda kirjoitti matkapäiväkirjaansa säännöllisesti matkan aikana muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta. Useat merkinnät ovat lyhyitä mainintoja tai fragmentteja, jotka ovat vaatineet tarkkaa lähilukua. Matkapäiväkirja on tarjonnut ginzburglaisittain johtolankoja, joita seuraamalla matkan laajempi kontekstointi on ollut mahdollista. Mathilda Rotkirchin matkaa tarkastelen työssäni kolmen teeman kautta. Rotkirchin matkan varrella esiin nousevat taiteilijuus, romantiikka ja säätyläisyys. Luku kolme keskittyy Rotkirchin matkan motiivien ja kulun analysointiin. Taiteilijana hänen pääasiallinen motiivinsa matkustaa erilaisin kulkuneuvoin ympäri Eurooppaa oli halu nähdä tunnettujen mestareiden maalauksia ja veistoksia sekä kehittyä paremmaksi taiteilijaksi. Rotkirch matkusti yhdessä Sophie ja Carl Reuterskiöldin kanssa ja heidän ehdoillaan, mutta pyrki hyödyntämään mahdollisimman paljon matkan tarjoamia mahdollisuuksia oppimiseen. Luku neljä keskittyy romantiikan teemoihin, jotka kulkevat mukana koko Rotkirchin matkan ajan. Rotkirch noudatti matkallaan samoja romantiikan konventioita, joita hänen mannermaiset aikalaisensakin olivat toteuttaneet. Hän ihmettelee pittoreskejä linnoja ja raunioita Reininjokilaaksossa, kiipeää Sveitsin korkeille vuorille ihailemaan luontoa ja kokee ihmisen kädenjäljen kauneuden italialaisissa kirkoissa. Viimeisessä käsittelyluvussa pohdin säätyläisyyttä ja sen ilmenemistä Rotkirchin matkalla. Rotkirch oli aatelinen ja siten etuoikeutetussa asemassa moneen muuhun matkustajaan nähden. Säätyläistausta ohjasi hänen päivittäistä matkaohjelmaansa, joka täyttyi ooppera- ja teatteriesityksistä, promenadeista, taidenäyttelyistä ja illanvietoista. Rotkirch nautti seurapiirien välkkeestä Emsin kylpyläkaupungissa ja taiteen pääkaupungissa Pariisissa. Suomeen palasi taiteellisesti kehittynyt romantikko, jolle Eurooppa oli tarjonnut uusia ajatuksia ja virikkeitä tulevaisuutta varten.

Tapaustutkimus lukiolaisten kokemista tiedonhankintavaiheiden haasteista ja niistä selviytymisestä tutkivan oppimisen prosessissa

Käytän pro gradu-tutkielmani aineistona opetushallituksen Tieto haltuun-hankkeen tutkimusaineistoa. Tutkimus organisoitiin Tampereen yliopiston toimesta paikallisessa lukiossa. Tarkastelen, miten kaksi kolmen oppilaan ryhmää selviytyvät yhteistoiminnallisen tiedonhankintaprosessin eri vaiheissa. Analyysi tutkimuksen prosessin vaiheista pohjautuu C.S.Brucen fenomenografisen, C.Kuhlthaun sosiokonstruktivistisen sekä L.Limbergin, O.Sundinin ja R.Säljön sosiokulttuuristen teorioiden viitekehyksiin sekä aiempiin tutkimuksiin aiheesta. Analysoin tiedonhankintavalmiuksille annettuihin kriteereihin ja omaan kirjastoammatilliseen asiantuntijuuteeni perustuen tutkimusaineistoa tapaustutkimuksen organisointiperiaatteita noudattaen sisällönanalyysi-menetelmällä. Tarkastelen lukiolaisten suuntautumista oppimistehtäviin heidän sitoutuneisuutensa perustalta syvähaastattelujen kautta. Lukiolaiset kuvailevat omien kokemustensa pohjalta, mitkä vaiheet he kokevat haasteellisina ja miten selviytyvät niistä yhteistoiminnallisessa tutkivan oppimisen prosessissa. Lukiolaiset kokivat tehtävän aloituksen vaikeaksi, mihin vaikutti osaksi ohjeistuksen puutteellisuus. Oppilaat kokivat lisäksi tiedonlähteiden keruun vaativaksi vaiheeksi, osa heistä myös lähdekriittisyyden tiedonlähteitä arvioidessaan ja valitessaan. Lukiolaiset työstivät tehtävää etupäässä omiin osioihin jaettuina, jolloin yhteisöllisen oppimisen lainalaisuudet eivät toteutuneet täysipainoisesti prosessissa. Oppilaat kokivat kuitenkin selviytyneensä menestyksekkäästi tiedonhankinnan haasteista projektissa. Erittelen myös aineenopettajien haastattelujen kautta, miten opettajien lausumat suhteutuvat oppilaiden toteutuneisiin yhteistoiminnallisiin informaatiokäytänteisiin. Opettajat arvioivat erityisesti oppilaiden tekstintyöstämistaitojen ja kriittisyyden tiedonlähteitä kohtaan parantuneen prosessin aikana. Tutkielman tulokset korostavat tiedonhankintataitojen aseman merkittävyyttä toimijan yhteistoiminnallisissa oppimisympäristöissä. Tietyt tiedonhallinnalliset valmiudet näyttävät osoittavan oppilaiden suhtautumista lähdekriittisyyteen ja sitoutumista projektin käytänteisiin, sillä monipuolisten informaatiokanavien käytön hallintaan edellytetään (meta)kognitiivisia taitoja monimutkaisissa ja informaatiolukutaitoa vaativissa formaaleissa ja informaaleissa ympäristöissä. Moniääninen yhteistoiminnallinen keskustelukulttuuri ei näyttänyt toteutuvan täysipainoisesti ryhmien vuorovaikutustilanteissa koulun opiskelukäytänteissä.

Suomen satamissa käsiteltävät pakatut vaaralliset aineet ja esimerkkejä niiden vaaraominaisuuksista

Tämä raportti on tehty osana Kymenlaakson ammattikorkeakoulun hallinnoiman NELIn (North European Logistics Institute) esiselvitystä vaarallisten aineiden tunnistamisesta konttiliikenteessä. Tässä Turun yliopiston merenkulkualan koulutus- ja tutkimuskeskuksen Kotkassa toimivan Merenkulun logistiikan tutkimus -yksikön tekemässä selvityk-sessä on tutkittu kansallista satamaliikenteen PortNet-järjestelmää hyödyntäen, mitä pakattuina kuljetettavia vaarallisia aineita ja kuinka suuria määriä Suomen satamissa käsitellään. PortNet-analyysin tulosten pohjalta tutkimuksessa on selvitetty Suomen satamissa eniten käsiteltyjen, pakattuina kuljetettavien vaarallisten aineiden vaaraominaisuuksia sekä ihmisten että ympäristön kannalta. Tutkimuksessa tehdyn PortNet-analyysin perusteella pakattuja vaarallisia aineita käsiteltiin 16:ssa Suomen satamassa vuonna 2012. Käsiteltyjen aineiden kokonaismäärä oli noin 820 000 tonnia, josta viennin osuus oli 53 % ja tuonnin 47 %. Eniten kuljetettuja IMDG-luokkia olivat luokan 3 palavat nesteet (31 %:n osuus), luokan 9 muut vaaralliset aineet ja esineet (25 %) sekä luokan 8 syövyttävät aineet (23 %). Muiden luokkien osuus oli alle 10 %. Suomen satamissa käsiteltiin vuonna 2012 yhteensä noin 1 020 eri-laista, pakattua vaarallista ainetta. Yli 10 000 tonnia käsiteltyjä aineita oli yhteensä 16, 1 000–10 000 tonnia käsiteltyjä aineita 84, 100–1 000 tonnia käsiteltyjä aineita 148 ja alle 100 tonnia käsiteltyjä aineita noin 770. Eniten käsiteltyjä aineita olivat pääasiassa erilaiset aineyhdisteet ja tarkemmin määrittelemättömät aineet, kuten ympäristölle vaarallinen aine n.o.s, maalit, polymeeripelletit, hartsiliuos, kohotetussa lämpötilassa oleva neste n.o.s. ja nikkelimetallihybridiakut. Näitä kaikkia käsiteltiin Suomen satamissa yli 20 000 tonnia vuonna 2012. Varsinaisista yksittäisistä vaarallisista aineista eniten käsiteltyjä olivat muurahaishappo, vetyperoksidin vesiliuos, natriumkloraatti, ammoniumnitraatti, fenoli ja kloorietikkahappoliuos. Näitä kaikkia käsiteltiin yli 10 000 tonnia vuonna 2012. PortNet-analyysin tulosten pohjalta valittiin kymmenen ainetta, joiden vaaraominaisuuksia sekä ihmisten että ympäristön kannalta tarkasteltiin tarkemmin. Tarkasteluun valittiin, tieteellistä harkintaa käyttäen, eniten kuljetettavia vaarallisia yksittäisiä kemikaaleja. Tarkasteluun valitut kemikaalit olivat muurahaishappo, vetyperoksidi, natrium-kloraatti, kloorietikkahappo, fenoli, akryyliamidiliuos, ksyleenit, akryylinitriili, tolueeni ja epikloorihydriini. Tutkituista kemikaaleista ympäristölle haitallisimpia ovat fenoli, kloorietikkahappo ja akryyliamidiliuos. Ihmisen kannalta kaikki 10 tutkittua kemikaalia muodostavat onnettomuustilanteessa riskin ihmisten terveydelle joko syövyttävyytensä, reaktiivisuutensa tai myrkyllisyytensä vuoksi. Osa kemikaaleista voi aiheuttaa ihmisille myös kroonisia haittoja, kuten kohonnutta syöpäriskiä tai muutoksia perimässä, joko suurina kerta-annoksina tai pieninä toistuvina pitoisuuksina. Suomen satamissa käsiteltävien pakattujen kemikaalien erilaisuus ja suuri lukumäärä tekevät niistä vaikeasti hallittavissa olevan riskitekijän. Yleisesti ottaen voidaan sanoa, että pakatuista kemikaaleista aiheutuu pienehköissä vuototilanteissa suurempi uhka ihmisen terveydelle kuin ympäristölle, kun taas irtolastikuljetuksissa tapahtuvien onnettomuuksien yhteydessä vuotaneen aineen määrä on yleensä suurempi ja näin ollen myös ympäristölle koituva uhka voi olla suuri.

Neurobiological Correlates of Personality Traits: A Study on Harm Avoidance and Neuroticism

Harm Avoidance and Neuroticism are traits that predispose to mental illnesses. Studying them provides a unique way to study predisposition of mental illnesses. Understanding the biological mechanisms that mediate vulnerability could lead to improvement in treatment and ultimately to pre-emptive psychiatry. These personality traits describe a tendency to feel negative emotions such as fear, shyness and worry. Previous studies suggest these traits are regulated by serotonin and opiate pathways. The aim of this thesis was to test the following hypotheses using personality trait measures and positron emission tomography (PET): 1) Brain serotonin transporter density in vivo is associated with Harm Avoidance and Neuroticism traits. 2) μ-opioid receptor binding is associated with Harm Avoidance. In addition, we developed a methodology for studying neurotransmitter interactions in the brain using the opiate and serotonin pathways. 32 healthy subjects who were consistently in either the highest or lowest quartile of the Harm Avoidance trait were recruited from a population-based cohort. Each subject underwent two PET scans, serotonin transporter binding was measured with [11C] MADAM and μ-opioid receptor binding with [11C]carfentanil. We found that the serotonin transporter is not associated with anxious personality traits. However, Harm Avoidance positively correlated with μ-opioid receptor availability. Particularly the tendency to feel shy and the inability to cope with stress were associated μ-opioid receptor availability. We also demonstrated that serotonin transporter binding correlates with μ-opioid receptor binding, suggesting interplay between the two systems. These findings shed light on the neurobiological correlates of personality and have an impact on etiological considerations of affective disorders.

Long-term nutrient load management and lake restoration: Case of Säkylän Pyhäjärvi (SW Finland)

Eutrophication caused by anthropogenic nutrient pollution has become one of the most severe threats to water bodies. Nutrients enter water bodies from atmospheric precipitation, industrial and domestic wastewaters and surface runoff from agricultural and forest areas. As point pollution has been significantly reduced in developed countries in recent decades, agricultural non-point sources have been increasingly identified as the largest source of nutrient loading in water bodies. In this study, Lake Säkylän Pyhäjärvi and its catchment are studied as an example of a long-term, voluntary-based, co-operative model of lake and catchment management. Lake Pyhäjärvi is located in the centre of an intensive agricultural area in southwestern Finland. More than 20 professional fishermen operate in the lake area, and the lake is used as a drinking water source and for various recreational activities. Lake Pyhäjärvi is a good example of a large and shallow lake that suffers from eutrophication and is subject to measures to improve this undesired state under changing conditions. Climate change is one of the most important challenges faced by Lake Pyhäjärvi and other water bodies. The results show that climatic variation affects the amounts of runoff and nutrient loading and their timing during the year. The findings from the study area concerning warm winters and their influences on nutrient loading are in accordance with the IPCC scenarios of future climate change. In addition to nutrient reduction measures, the restoration of food chains (biomanipulation) is a key method in water quality management. The food-web structure in Lake Pyhäjärvi has, however, become disturbed due to mild winters, short ice cover and low fish catch. Ice cover that enables winter seining is extremely important to the water quality and ecosystem of Lake Pyhäjärvi, as the vendace stock is one of the key factors affecting the food web and the state of the lake. New methods for the reduction of nutrient loading and the treatment of runoff waters from agriculture, such as sand filters, were tested in field conditions. The results confirm that the filter technique is an applicable method for nutrient reduction, but further development is needed. The ability of sand filters to absorb nutrients can be improved with nutrient binding compounds, such as lime. Long-term hydrological, chemical and biological research and monitoring data on Lake Pyhäjärvi and its catchment provide a basis for water protection measures and improve our understanding of the complicated physical, chemical and biological interactions between the terrestrial and aquatic realms. In addition to measurements carried out in field conditions, Lake Pyhäjärvi and its catchment were studied using various modelling methods. In the calibration and validation of models, long-term and wide-ranging time series data proved to be valuable. Collaboration between researchers, modellers and local water managers further improves the reliability and usefulness of models. Lake Pyhäjärvi and its catchment can also be regarded as a good research laboratory from the point of view of the Baltic Sea. The main problem in both of them is eutrophication caused by excess nutrients, and nutrient loading has to be reduced – especially from agriculture. Mitigation measures are also similar in both cases.

Fate of fuel-bound nitrogen and sulfur in biomass-fired Industrial boilers

Användning av biomassa som energikälla för produktion av el och värme är ett sätt att minska beroendet av fossila bränslen och höja självförsörjningen av energi. Fossila bränslen är den främsta källan till koldioxid utsläpp förorsakad av människan. Biomassa, å andra sidan, betraktas som en koldioxidneutral energikälla. Svavlet och kvävet i biomassan bildar dock föroreningar såsom kväveoxider (NOX) och svaveldioxid (SO2), som bidrar till försurning av mark och sjöar. Svavlet i bränslet kan även både förorsaka och förhindra korrosion i en förbränningsanläggning, beroende på förbränningen och bränslet. Huvudsyftet med detta arbete var att få en bättre förståelse om hur utsläppen av NOX och SO2 bildas från bränslebundet kväve och svavel vid förbränning av olika biobränslen. Mätkampanjer i fullskaliga förbränningsanläggningar utfördes, där gassammansättningen mättes i eldstaden och rökgasen. Förståelsen om gaskemin i eldstaden är viktig, för att möjliggöra utvecklandet av renare och effektivare förbränningsanläggningar. Ett annat syfte med arbetet var att klargöra om sulfatering av askkomponenter vid förbränning av biobränslen med olika askegenskaper. Alkaliklorider som bildas vid biomassaförbränning kan orsaka korrosion av värmeöverföringsytor. Svavlet i bränslet visade sig ha en viktig roll i att sulfatera alkaliklorider till mindre korrosiva alkalisulfater. Närvaron av gasformig svavelsyra i rökgaskanalen av förbränningsanläggningar studerades även. Kondensering av svavelsyra leder till korrosion av rökgaskanalen och dess delar. Om svavelsyrakoncentrationen i rökgasen är känd, kan daggpunktstemperaturen beräknas och kondensering av svavelsyra förhindras. I arbetet utvecklades en mätmetod för att mäta låga koncentrationer av gasformig svavelsyra i rökgaser. Denna metod användes för att undersöka risken av lågtemperaturkorrosion orsakad av svavelsyra i förbränningsanläggningar. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Käyttämällä biomassaa energianlähteenä voidaan vähentää sähkön- ja lämmöntuotannon riippuvuutta fossiilisiin polttoaineisiin. Biomassan käytöllä voidaan myös lisätä energiantuotannon omavaraisuutta. Fossiiliset polttoaineet ovat pääasiallinen syy ihmisen aiheuttamiin hiilidioksidipäästöihin. Biomassa sen sijaan luetaan hiilidioksidineutraaleihin energianlähteisiin. Biopolttoaineiden käytössä tosin vapautuu typpi- ja rikkioksideja, jotka edesauttavat maaperän ja merien happamoitumista. Lisäksi biopolttoaineen rikki voi sekä vähentää että aiheuttaa laitteiden korroosiota energiantuotannossa riippuen biopolttoaineesta ja palamisesta. Tämän työn päätavoitteena oli selvittää mitä biopolttoaineeseen sitoutuneelle typelle ja rikille tapahtuu teollisissa polttolaitoksissa. Kyseisten oksidien muodostumista tutkittiin polttamalla eri biomassoja polttolaitoksissa. Tutkimukset toteutettiin mittauskampanjoilla useissa polttolaitoksissa. Kaasujen koostumusta mitattiin sekä tulipesässä, että savukaasuista. Kaasujen koostumus varsinkin tulipesässä on tärkeää, jotta tulevaisuudessa voidaan rakentaa puhtaampia ja tehokkaampia polttolaitoksia. Työn toisena tavoitteena oli selvittää biomassan polton yhteydessä tapahtuvaa tuhkan sulfatoitumista. Alkalikloridit, joita muodostuu biomassan poltossa, voivat aiheuttaa lämmönsiirtopintojen korroosiota. Rikki osoittautui tärkeäksi osaksi prosessia, jossa korroosiota aiheuttavat alkalikloridit sulfatoituivat vähemmän korrosoiviksi alkalisulfaateiksi. Myös kaasumaisen rikkihapon läsnäoloa savukaasuissa tutkittiin. On todettu, että kaasumuotoinen rikkihappo johtaa korroosioon savukaasukanavan kylmässä päässä ja sen eri osissa rikkihapon tiivistyessä lämpötilan laskiessa. Mikäli rikkihapon pitoisuus savukaasussa tiedetään, sen kastepiste voidaan laskea ja tiivistyminen estää. Tässä työssä kehitettiin mittausmenetelmä rikkihapon alhaisten pitoisuuksien mittaamiseen. Menetelmää hyödynnettiin polttolaitoksissa, joissa tutkittiin rikkihapon tiivistymisestä johtuvaa korroosiota.