SIMULATING LARGE DEFORMATION OF INTRANEURAL GANGLION CYST USING FINITE ELEMENT METHOD

Intraneural Ganglion Cyst is disorder observed in the nerve injury, it is still unknown and very difficult to predict its propagation in the human body so many times it is referred as an unsolved history. The treatments for this disorder are to remove the cystic substance from the nerve by a surgery. However these treatments may result in neuropathic pain and recurrence of the cyst. The articular theory proposed by Spinner et al., (Spinner et al. 2003) considers the neurological deficit in Common Peroneal Nerve (CPN) branch of the sciatic nerve and adds that in addition to the treatment, ligation of articular branch results into foolproof eradication of the deficit. Mechanical modeling of the affected nerve cross section will reinforce the articular theory (Spinner et al. 2003). As the cyst propagates, it compresses the neighboring fascicles and the nerve cross section appears like a signet ring. Hence, in order to mechanically model the affected nerve cross section; computational methods capable of modeling excessively large deformations are required. Traditional FEM produces distorted elements while modeling such deformations, resulting into inaccuracies and premature termination of the analysis. The methods described in research report have the capability to simulate large deformation. The results obtained from this research shows significant deformation as compared to the deformation observed in the conventional finite element models. The report elaborates the neurological deficit followed by detail explanation of the Smoothed Particle Hydrodynamic approach. Finally, the results show the large deformation in stages and also the successful implementation of the SPH method for the large deformation of the biological organ like the Intra-neural ganglion cyst.

L’ischémie des membres inférieurs chez les diabétiques : le rôle du récepteur AT2

Résumé : Les patients diabétiques ont plus de risques d’être amputés d’une jambe en raison d’une plus faible néovascularisation suite à une ischémie. Nous avons montré une association entre une plus faible réponse angiogénique du VEGF chez les souris diabétiques (DM) et une augmentation de l’expression de SHP-1, pouvant être activée par les récepteurs (AT[indice inférieur 1]/AT[indice inférieur 2]). La délétion du récepteur AT[indice inférieur 2] chez des souris favorise l’angiogenèse dans le muscle ischémique, mais son rôle en condition diabétique demeure inconnu. Notre objectif est de vérifier si la délétion du récepteur AT[indice inférieur 2] chez des souris DM favorise l’angiogenèse suivant l’induction d’une ischémie. Des souris DM de type 1 déficientes (KO) ou non pour le récepteur AT[indice inférieur 2] ont été utilisées. L’ischémie a été induite par la ligature de l'artère fémorale. La perfusion sanguine a été mesurée pendant 2 ou 4 semaines avant la récolte des tissus. Les effets de l’ischémie sur l’expression des récepteurs AT[indice inférieur 1] et AT[indice inférieur 2], des phosphatases SHP-1, SHP-2 et PTP1B, ainsi que l’état de la voie de signalisation du VEGF ont été mesurés. Un essai phosphatase a aussi été effectué suite à l’immunoprécipitation de SHP-1 chez des BAECs stimulés au CGP42112A. Quatre semaines après la chirurgie, le flot sanguin dans le muscle ischémique des souris DM AT[indice inférieur 2]KO s’est rétabli plus rapidement (80%) comparativement à une récupération de 47% chez les souris DM contrôles. L’expression des facteurs pro-angiogéniques (HIF-1α et VEGF) était similaire dans tous les groupes après 2 semaines d’ischémie, mais diminuée chez les DM et retournait à un niveau basal chez les DM-AT[indice inférieur 2]KO après 4 semaines, suggérant un reperfusion plus rapide chez ces souris. La phosphorylation de Akt était aussi plus faible chez les souris DM contrôles mais était rétablie chez les souris AT[indice inférieur 2]KO après 4 semaines d’ischémie. L'expression de SHP-1 était doublée dans le muscle ischémique des souris DM, en comparaison aux souris non DM, un effet absent chez les souris DM AT[indice inférieur 2]KO. L’expression de SHP-2 et PTP1B ne variait pas chez les souris DM sauvages et AT[indice inférieur 2]KO. De plus, l’expression des récepteurs AT[indice inférieur 1] et AT[indice inférieur 2] est augmentée chez les souris DM sauvages en comparaison aux souris NDM. La stimulation du récepteur AT[indice inférieur 2] chez les BAECs a permis d’augmenter l’activité phosphatase de SHP-1. Nos résultats suggèrent que l’expression élevée d’AT[indice inférieur 2] chez les souris DM mène à la surexpression et/ou l’activation de SHP-1, inhibant le signal angiogénique issu du VEGF et empêchant la reperfusion sanguine suite à l’ischémie.

Développement d’outils moléculaires pour la tomographie d’émission par positrons

Résumé : L’imagerie TEP est une modalité puissante qui permet de suivre d’infimes concentrations de traceurs marqués pour la détection de cancers et d’autres pathologies. Il y a actuellement un intérêt croissant pour le développement de peptides comme outils diagnostiques et de traitement en oncologie. Cet intérêt se justifie entre autres par le fait que les peptides sont tolérants à la présence de chélateurs bifonctionnels ou de groupements prosthétiques pour le marquage avec divers radiométaux (64Cu, T1/2 = 12,7 h, 68Ga, T1/2 = 68 min, etc.) ou le 18F (T1/2 = 109,8 min) sans perte de leur activité biologique. L’objectif des travaux rapportés dans ce document était de développer des outils moléculaires innovateurs et efficaces qui facilitent le marquage de peptides pour l’imagerie TEP. Il s’agit spécifiquement d’un chélateur bifonctionnel et d’une méthode de conjugaison rapide et sélective de groupe prosthétique. Sur un volet, un chélateur bifonctionnel analogue de la lysine avec des ligands méthylhydroxamates a été synthétisé en solution par double bisalkylation. Les résultats préliminaires indiquent une faible chélation avec le Cu(II), mais sont à poursuivre avec les 68Ga et 89Zr. Pour le second volet de radiomarquage au 18F, les procédures synthétiques ont été optimisées en deux étapes, soient le marquage du groupe prothétique et sa conjugaison au peptide. Tout d’abord, des conditions de marquage par une réaction de SNAr en présence de 18F- ont été développées pour donner le groupe prosthétique 18F-thioester nécessaire à la conjugaison. Par la suite, sa conjugaison au peptide par la réaction de ligation chémosélective, ce qui implique trois étapes 1) une transthioestérification favorisée entre les groupements thioester et thiol des segments de peptides; 2) un réarrangement irréversible de l’intermédiaire thioester en N-(oxyalkyl)amide, suivi; 3) du clivage de l’auxiliaire. Par les présents travaux, il a été prouvé que la nouvelle méthodologie en un seul pot réactionnel accélère la réaction et permet le marquage au 18F de peptides non protégés, limitant ainsi les réactions secondaires et le nombre d’étapes après le marquage des peptides. La conjugaison du groupe prothétique à un composé et un peptide modèle se produit en 26-55 min comparativement aux 48 h des conditions originales rapportées. La méthode proposée permet également le marquage de peptides non protégés. Dans le futur, le chélateur bifonctionnel et le groupe prothétique seront conjugués à différents dérivés peptidiques ciblant des récepteurs impliqués dans le cancer et des tests de compétition, de saturation, de biodistribution et d’imagerie µTEP seront effectués.

Modelo predictivo para uso del condón y consumo de alcohol como conductas de riesgo relacionadas con el contagio de VIH/SIDA en trabajadoras sexuales de Bogotá- 2015

Objetivo: Determinar un modelo predictivo para uso del condón y consumo de alcohol como conductas de riesgo relacionadas el contagio de VIH/Sida en mujeres trabajadoras sexuales de la ciudad de Bogotá en el año 2015. Métodos Estudio de tipo transversal con diseño observacional, se tomaron 255 mujeres trabajadoras sexuales de la ciudad de Bogotá; La información analizada fue tomada del estudio realizado en cinco ciudades de Colombia en el año 2015, las hipótesis planteadas se soportaron en la asociación entre las condiciones sociodemográficas, de conocimiento, practicas, hábitos, apoyo social y de ocupación propia de las mujeres trabajadoras sexuales que podían explicar y predecir la adopción de conductas riesgosas para VIH/sida como son el uso del condón y el consumo de alcohol en ejercicio de su ocupación. Resultados El promedio de edad de inicio en el trabajo sexual fue 22,1±7,1 años, tres cuartas partes son solteras y residen en estrato dos y tres; el 96,5% dijo usar el condón con el último cliente y el 27,8% de ellas consumió alcohol durante su último servicio. En la conducta de riesgo uso del condón, se encontraron asociados entre otras, la edad [OR=1,10(1,03-1,17)], vivir en estrato dos [OR=7,7(1,5-39,5)], el ingreso por trabajo sexual [OR=1,0(1,0-1,0)], la disponibilidad del condón para el servicio [OR=0,03(0,008-0,16)] y contar con otro método de planificación (ligadura de trompas) [OR=4,47(1,0-18,3)]. En la conducta de riesgo consumo de alcohol, se encontró asociado ente otros: estrato socioeconómico dos [OR=5,8(1,54-22,3)], nivel de escolaridad secundaria [OR=0,12(0,16-0,96)], vivir con otros familiares [OR=3,45(1,7-7,02)], ingreso por trabajo sexual [OR=1,0(1,0-1,0)] y el sitio donde se ofrece el servicio [OR=0,07(0,04-0,15)]. Después de ajustar, se encontró que las variables que mejor explican el uso del condón fueron edad [OR=1,1(1,02-1,17)] y disponibilidad del condón [OR=0,04(0,008-0,024)], el modelo tuvo poca sensibilidad 33,3% y buena capacidad predictiva (84,6%). Las variables que mejor explicaron el consumo de alcohol durante el servicio fueron edad [OR= 0,95(0,91-0,98)], Número de clientes por semana [OR=0,9(0,90-0,98)], sitio donde ofrece el servicio [OR=7,1(3,45-14,8)], y estrato socioeconómico [OR=1,8 (0,90-3,83)], resultando un modelo con buena sensibilidad (71,8%) y buena capacidad predictiva (86,4%). Conclusiones Aspectos como la edad, el estrato socioeconómico, escolaridad, estado civil, ingreso económico por trabajo sexual, edad de inicio en el trabajo sexual, número de clientes antiguos en la última semana, disponibilidad del condón para prestar el servicio y ligadura de trompas como método diferente de planificación, se asociaron estadísticamente con el uso del condón. Sin embargo al ajustar las variables solo la edad y la disponibilidad del condón se mantuvieron como variables explicativas. Cabe anotar, que aunque el modelo mostró buena capacidad predictiva (84,6%), la precisión en sus estimaciones fue baja debido a la poca frecuencia del no uso del condón con el ultimo cliente (3,5%), y la sensibilidad del modelo apenas fue del 33,3%. Por otro lado, factores como la edad, el estrato socioeconómico, nivel educativo, ingreso económico, sitio de oferta del servicio, composición familiar, número de hijos, número de clientes atendidos en la última semana y número de clientes antiguos mostraron asociación estadística con el consumo de alcohol. Sin embargo, al ajustar las variables solo edad, estrato socioeconómico, sitio donde se ofrece el servicio y número de clientes por semana mantuvieron asociación estadística; observándose además que el estrato socioeconómico (uno y dos) y sitio donde se ofrece el servicio (establecimiento), son factores de riesgo para el consumo de alcohol en ejercicio de la ocupación y la poca edad y un número reducido de clientes por semana se comportan como factores de protección para el consumo de alcohol. El modelo predictivo que se desarrolló para la conducta de riesgo de consumo de alcohol, con una sensibilidad del 71,8% y un poder predictivo del 86,4%. .

Unconventional Catalysis in Organic Chemistry: a Computational Mechanistic Study

Catalysis plays a vital role in modern synthetic chemistry. However, even if conventional catalysis (organo-catalysis, metal-catalysis and enzyme-catalysis) has provided outstanding results, various unconventional ways to make chemical reactions more effective appear now very promising. Computational methods can be of great help to reach a deeper comprehension of these chemical processes. The methodologies employed in this thesis are Quantum-Mechanical (QM), Molecular Mechanics (MM) and hybrid Quantum-Mechanical/Molecular Mechanics (QM/MM) methods. In this abstract the results are briefly summarised. The first unconventional catalysis investigated consists in the application of Oriented External Electric Fields (OEEFs) to SN2 and 4e-electrocyclic reactions. SN2 reactions with back-side mechanism can be catalysed or inhibited by the presence of an OEEF. Moreover, OEEFs can inhibit back-side mechanism (Walden inversion of configuration) and promote the naturally unfavoured front-side mechanism (retention of configuration). Electrocyclic ring opening reaction of 3-substituted cyclobutene molecules can occur with inward or outward mechanisms depending on the nature of substituent groups on the cyclobutene structure (torquoselectivity principle). OEEFs can catalyse the naturally favoured pathway or circumvent the torquoselectivity principle leading to different stereoisomers. The second case study is based on Carbon Nanotubes (CNTs) working as nano-reactors: the reaction of ethyl chloride with chloride anion inside CNTs was investigated. In addition to the SN2 mechanism, syn and anti-E2 reactions are possible. These reactions inside CNTs of different radii were examined with hybrid QM/MM methods, finding that these processes can be both catalysed and inhibited by the CNT diameter. The results suggest that electrostatic effects govern the activation energy variations inside CNTs. Finally, a new biochemical approach, based on the use of DNA catalyst was investigated at QM level. Deoxyribozyme 9DB1 catalyses the RNA ligation allowing the regioselective formation of the 3'-5' bond, following an addition-elimination two-step mechanism.

Design of luminescent metal complexes for polymer science

The program of my PhD studies has been dealing with the investigation of the research outcomes that may result from the use of luminescent Iridium(III) cyclometalated complexes in the field of polymer science. In particular, my activity has been focused on exploring two main applicative contexts, i.e. Ir(III) complexes for preparing polymers and in combination with polymers. In the first part, a new set of luminescent Ir(III) complexes was exploited as photocatalysts for light-assisted atom transfer radical polymerization of methyl methacrylate. The decoration of both cyclometalated and ancillary ligands with sp3 hybridized nitrogen substituents together with the use of specific counterions, imparted suitable photophysical and redox properties for an efficient photocatalyzed process. The second part has been focused on the employment of Ir(III) tetrazole complexes as phosphorescent dyes in polymeric materials. Colourless luminescent solar concentrators were prepared blending two Ir(III) cyclometalates with acrylate polymers. Their performances were investigated, leading to promising outcomes comparable, or superior, to those obtained from colourless LSCs based on organic fluorophores. As a complementary approach, Ir(III) complexes were covalently linked to polymers in the side chain, to obtain a new class of metallopolymers. To this extent, a bifunctional tetrazolate molecule, equipped with a coordination site and a polymerizable unit, was designed. The photophysical properties of the resultant luminescent polymeric films were discussed. In the end, an additional project involving both polymers and metal compounds was carried out during my experience as a visiting PhD student at Humboldt – University of Berlin. Polystyrene and polyethylene glycol -based ion-exchange resins were functionalized with peptides through a ligation pathway, for the selective chelation of Copper(II) in aqueous solutions. The coordinating capability of the materials towards Cu2+ ions was tested by ICP-MS analysis. The resins strategically modified with ion-selective peptides, may be exploited in the preparation of water-processing devices.

Growth performance, gut health, and metabolism of broilers under thermoneutral and heat stress conditions: multidisciplinary studies on the effects of nutritional strategies and genotype

This PhD project aimed to (i) investigate the effects of three nutritional strategies (supplementation of a synbiotic, a muramidase, or arginine) on growth performance, gut health, and metabolism of broilers fed without antibiotics under thermoneutral and heat stress conditions and to (ii) explore the impacts of heat stress on hypothalamic regulation of feed intake in three broiler lines from diverse stages of genetic selection and in the red jungle fowl, the ancestor of domestic chickens. Synbiotic improved feed efficiency and footpad health, increased Firmicutes and reduced Bacteroidetes in the ceca of birds kept in thermoneutral conditions, while did not mitigate the impacts of heat stress on growth performance. Under optimal thermal conditions, muramidase increased final body weight and reduced cumulative feed intake and feed conversion ratio in a dose-dependent way. The highest dose reduced the risk of footpad lesions, cecal alpha diversity, the Firmicutes to Bacteroidetes ratio, and butyrate producers, increased Bacteroidaceae and Lactobacillaceae, plasmatic levels of bioenergetic metabolites, and reduced the levels of pro-oxidant metabolites. The same dose, however, failed to reduce the effects of heat stress on growth performance. Arginine supplementation improved growth rate, final body weight, and feed efficiency, increased plasmatic levels of arginine and creatine and hepatic levels of creatine and essential amino acids, reduced alpha diversity, Firmicutes, and Proteobacteria (especially Escherichia coli), and increased Bacteroidetes and Lactobacillus salivarius in the ceca of thermoneutral birds. No arginine-mediated attenuation of heat stress was found. Heat stress altered protein metabolism and caused the accumulation of antioxidant and protective molecules in oxidative stress-sensitive tissues. Arginine supplementation, however, may have partially counterbalanced the effects of heat stress on energy homeostasis. Stable gene expression of (an)orexigenic neuropeptides was found in the four chicken populations studied, but responses to hypoxia and heat stress appeared to be related to feed intake regulation.

Colic surgery in the equine patient: novel biomarkers, postoperative management, microbiotal influence and epidemiological analysis on the italian territory

The aim of this work was to investigate novel diagnostic and prognostic tools, postoperative treatments and epidemiologic factors impacting the outcome of surgical cases of colic. To make a more accurate diagnosis and establish a prognosis, several biomarkers have been investigated in colic patients. In this study we evaluated peritoneal PCT and blood ADMA and SDMA in SIRS positive and negative colic patients to be used as prognostic biomarkers. Our results highlighted the limits of these biomarkers in detection and the lack of specificity. In fact PCT was not detectable and even if ADMA and SDMA significantly increased in colic horses, they are not diagnostic nor prognostic markers for SIRS. Fluid therapy has been described to be crucial for the outcome of colic patients, nevertheless no guidelines have been established. Overhydration was the common practice in post surgical management. We compared cases with an extended fluid therapy protocol and cases with a restricted protocol. Results showed that survival rate and postoperative complications were similar between the groups, despite costs being significantly lower in the restricted group. The possible correlation between intestinal microbiota and colics has gained interest. In this study, cecal and colonic content from horses undergoing laparotomy were collected, and the microbiota analized. Results showed some differences in microbiota between discharged and non discharged patients, and between strangulating and non strangulating types of colic, that might suggest some influence of hind gut microbiota on the disease. A multicentric study involving three veterinary teaching hospitals on the italian territory was conducted investigating factors affecting postoperative survival and complications in colics. Results showed that the influence of age, PCV, TPP, blood lactate, reflux, type of disease, type of lesion, presence of anastomosis, duration of surgery and surgeons, were in line with literature. Amount of crystalloids used could affected the outcome.