Sources and mixing state of size-resolved elemental carbon particles in a European megacity: Paris

An Aerosol Time-Of-Flight Mass Spectrometer (ATOFMS) was deployed to investigate the size-resolved chemical composition of single particles at an urban background site in Paris, France, as part of the MEGAPOLI winter campaign in January/February 2010. ATOFMS particle counts were scaled to match coincident Twin Differential Mobility Particle Sizer (TDMPS) data in order to generate hourly size-resolved mass concentrations for the single particle classes observed. The total scaled ATOFMS particle mass concentration in the size range 150–1067 nm was found to agree very well with the sum of concurrent High-Resolution Time-of-Flight Aerosol Mass Spectrometer (HR-ToF-AMS) and Multi-Angle Absorption Photometer (MAAP) mass concentration measurements of organic carbon (OC), inorganic ions and black carbon (BC) (R2 = 0.91). Clustering analysis of the ATOFMS single particle mass spectra allowed the separation of elemental carbon (EC) particles into four classes: (i) EC attributed to biomass burning (ECbiomass), (ii) EC attributed to traffic (ECtraffic), (iii) EC internally mixed with OC and ammonium sulfate (ECOCSOx), and (iv) EC internally mixed with OC and ammonium nitrate (ECOCNOx). Average hourly mass concentrations for EC-containing particles detected by the ATOFMS were found to agree reasonably well with semi-continuous quantitative thermal/optical EC and optical BC measurements (r2 = 0.61 and 0.65–0.68 respectively, n = 552). The EC particle mass assigned to fossil fuel and biomass burning sources also agreed reasonably well with BC mass fractions assigned to the same sources using seven-wavelength aethalometer data (r2 = 0.60 and 0.48, respectively, n = 568). Agreement between the ATOFMS and other instrumentation improved noticeably when a period influenced by significantly aged, internally mixed EC particles was removed from the intercomparison. 88% and 12% of EC particle mass was apportioned to fossil fuel and biomass burning respectively using the ATOFMS data compared with 85% and 15% respectively for BC estimated from the aethalometer model. On average, the mass size distribution for EC particles is bimodal; the smaller mode is attributed to locally emitted, mostly externally mixed EC particles, while the larger mode is dominated by aged, internally mixed ECOCNOx particles associated with continental transport events. Periods of continental influence were identified using the Lagrangian Particle Dispersion Model (LPDM) "FLEXPART". A consistent minimum between the two EC mass size modes was observed at approximately 400 nm for the measurement period. EC particles below this size are attributed to local emissions using chemical mixing state information and contribute 79% of the scaled ATOFMS EC particle mass, while particles above this size are attributed to continental transport events and contribute 21% of the EC particle mass. These results clearly demonstrate the potential benefit of monitoring size-resolved mass concentrations for the separation of local and continental EC emissions. Knowledge of the relative input of these emissions is essential for assessing the effectiveness of local abatement strategies.

Fabrication et caractérisation de cellules solaires organiques nanostructurées par la méthode de nanoimpression thermique

La morphologie des couches actives des cellules solaires organiques joue un rôle important sur l’efficacité de conversion de l’énergie solaire en énergie électrique de ces dispositifs. Les hétérojonctions planaires et les hétérojonctions en volume sont les plus communément utilisées. Cependant, la morphologie idéale pour l’efficacité se situerait à mis chemin entre celles-ci. Il s’agit de l’hétérojonction nanostructurée qui augmenterait la surface entre les couches actives de matériaux tout en favorisant le transport des porteurs de charge. L’objectif de ce projet de maîtrise est d’étudier l’impact de l’implantation de nanostructures dans les cellules solaires organiques sur leurs performances photovoltaïques. Pour ce faire, on utilise la méthode de nanoimpression thermique sur le matériau donneur, le P3HT, afin que celui-ci forme une interface nanostructurée avec le matériau accepteur, le PCBM. Pour effectuer les nanoimpressions, des moules en alumine nanoporeuse ont été fabriqués à l’aide du procédé d’anodisation en deux temps développé par Masuda et al. Ces moules ont subi un traitement afin de faciliter leur séparation du P3HT. Les agents antiadhésifs PDMS et FTDS ont été utilisés à cette fin. Les résultats obtenus témoignent de la complexité d’exécution du procédé de nanoimpression. Il a été démontré que la pression appliquée durant le procédé, la tension superficielle des éléments en contact et les dimensions des nanopores des moules sont des paramètres critiques pour le succès des nanoimpressions. Ceux-ci ont donc dû être optimisés de manière à réussir cette opération. Ainsi, des cellules à interface nanostructurée à 25% avec des nanobâtonnets de 35 nm de hauteur ont pu être fabriquées. Les cellules nanostructurées ont démontré une efficacité 2,3 ± 0,6 fois supérieure aux cellules sans nanostructures, dites planaires. D’autre part, un solvant a été proposé pour diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM pouvant altérer les nanostructures. Ce phénomène bien connu survient lors du dépot de la couche de PCBM avec le dichlorométhane, un solvant orthogonal avec ces matériaux. Des mesures au TOF-SIMS ont démontré que le limonène permet de diminuer l’interdiffusion entre les couches de P3HT et de PCBM, ce qui en fait un meilleur solvant orthogonal que le dichlorométhane.

Quantitative Analysis and Determination of Microcystin in water by Capillary Electrophoresis Mass Spectrometry

The presence of harmful algal blooms (HAB) is a growing concern in aquatic environments. Among HAB organisms, cyanobacteria are of special concern because they have been reported worldwide to cause environmental and human health problem through contamination of drinking water. Although several analytical approaches have been applied to monitoring cyanobacteria toxins, conventional methods are costly and time-consuming so that analyses take weeks for field sampling and subsequent lab analysis. Capillary electrophoresis (CE) becomes a particularly suitable analytical separation method that can couple very small samples and rapid separations to a wide range of selective and sensitive detection techniques. This paper demonstrates a method for rapid separation and identification of four microcystin variants commonly found in aquatic environments. CE coupled to UV and electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry (ESI-TOF) procedures were developed. All four analytes were separated within 6 minutes. The ESI-TOF experiment provides accurate molecular information, which further identifies analytes.

Development of Advanced Capillary Electrophoresis Techniques with UV and Mass Spectrometry Detection for Forensic, Pharmaceutical and Environmental Applications

Capillary electrophoresis (CE) is a modern analytical technique, which is electrokinetic separation generated by high voltage and taken place inside the small capillaries. In this dissertation, several advanced capillary electrophoresis methods are presented using different approaches of CE and UV and mass spectrometry are utilized as the detection methods. Capillary electrochromatography (CEC), as one of the CE modes, is a recent developed technique which is a hybrid of capillary electrophoresis and high performance liquid chromatography (HPLC). Capillary electrochromatography exhibits advantages of both techniques. In Chapter 2, monolithic capillary column are fabricated using in situ photoinitiation polymerization method. The column was then applied for the separation of six antidepressant compounds. Meanwhile, a simple chiral separation method is developed and presented in Chapter 3. Beta cycodextrin was utilized to achieve the goal of chiral separation. Not only twelve cathinone analytes were separated, but also isomers of several analytes were enantiomerically separated. To better understand the molecular information on the analytes, the TOF-MS system was coupled with the CE. A sheath liquid and a partial filling technique (PFT) were employed to reduce the contamination of MS ionization source. Accurate molecular information was obtained. It is necessary to propose, develop, and optimize new techniques that are suitable for trace-level analysis of samples in forensic, pharmaceutical, and environmental applications. Capillary electrophoresis (CE) was selected for this task, as it requires lower amounts of samples, it simplifies sample preparation, and it has the flexibility to perform separations of neutral and charged molecules as well as enantiomers. Overall, the study demonstrates the versatility of capillary electrophoresis methods in forensic, pharmaceutical, and environmental applications.

Multi-proxy records of Two-Yurts Lake

Within the scope of Russian-German palaeoenvironmental research, Two-Yurts Lake (TYL, Dvuh-Yurtochnoe in Russian) was chosen as the main scientific target area to decipher Holocene climate variability on Kamchatka. The 5x2 km large and 26 m deep lake is of proglacial origin and situated on the eastern flank of Sredinny Ridge at the northwestern end of the Central Kamchatka Valley, outside the direct influence of active volcanism. Here, we present results of a multi-proxy study on sediment cores, spanning about the last 7000 years. The general tenor of the TYL record is an increase in continentality and winter snow cover in conjunction with a decrease in temperature, humidity, and biological productivity after 5000-4500 cal yrs BP, inferred from pollen and diatom data and the isotopic composition of organic carbon. The TYL proxy data also show that the late Holocene was punctuated by two colder spells, roughly between 4500 and 3500 cal yrs BP and between 1000 and 200 cal yrs BP, as local expressions of the Neoglacial and Little Ice Age, respectively. These environmental changes can be regarded as direct and indirect responses to climate change, as also demonstrated by other records in the regional terrestrial and marine realm. Long-term climate deterioration was driven by decreasing insolation, while the short-term climate excursions are best explained by local climatic processes. The latter affect the configuration of atmospheric pressure systems that control the sources as well as the temperature and moisture of air masses reaching Kamchatka.

Microbialites and lipid biomarker from coral reefs off the volcanic islands Tahiti and Vanuatu and from the nonvolcanic sites Belize and the Maldives

The occurrence of microbialites in post-glacial coral reefs has been interpreted to reflect an ecosystem response to environmental change. The greater thickness of microbialites in reefs with a volcanic hinterland compared to thinner microbial crusts in reefs with a non-volcanic hinterland led to the suggestion that fertilization of the reefal environment by chemical weathering of volcanic rocks stimulated primary productivity and microbialite formation. Using a molecular and isotopic approach on reef-microbialites from Tahiti (Pacific Ocean), it was recently shown that sulfate-reducing bacteria favored the formation of microbial carbonates. To test if similar mechanisms induced microbialite formation in other reefs as well, the Tahitian microbialites are compared with similar microbialites from coral reefs off Vanuatu (Pacific Ocean), Belize (Caribbean Sea, Atlantic Ocean), and the Maldives (Indian Ocean) in this study. The selected study sites cover a wide range of geological settings, reflecting variable input and composition of detritus. The new lipid biomarker data and stable sulfur isotope results confirm that sulfate-reducing bacteria played an intrinsic role in the precipitation of microbial carbonate at all study sites, irrespective of the geological setting. Abundant biomarkers indicative of sulfate reducers include a variety of terminally-branched and mid chain-branched fatty acids as well as mono-O-alkyl glycerol ethers. Isotope evidence for bacterial sulfate reduction is represented by low d34S values of pyrite (-43 to -42 per mill) enclosed in the microbialites and, compared to seawater sulfate, slightly elevated d34S and d18O values of carbonate-associated sulfate (21.9 to 22.2 per mill and 11.3 to 12.4 per mill, respectively). Microbialite formation took place in anoxic micro-environments, which presumably developed through the fertilization of the reef environment and the resultant accumulation of organic matter including bacterial extracellular polymeric substances (EPS), coral mucus, and marine snow in cavities within the coral framework. ToF-SIMS analysis reveals that the dark layers of laminated microbialites are enriched in carbohydrates, which are common constituents of EPS and coral mucus. These results support the hypothesis that bacterial degradation of EPS and coral mucus within microbial mats favored carbonate precipitation. Because reefal microbialites formed by similar processes in very different geological settings, this comparative study suggests that a volcanic hinterland is not required for microbialite growth. Yet, detrital input derived from the weathering of volcanic rocks appears to be a natural fertilizer, being conductive for the growth of microbial mats, which fosters the development of particularly abundant and thick microbial crusts.

Automatic Identification of Large Fragments in a Pile of Broken Rock Using a Time-of-Flight Camera

This paper presents a solution to part of the problem of making robotic or semi-robotic digging equipment less dependant on human supervision. A method is described for identifying rocks of a certain size that may affect digging efficiency or require special handling. The process involves three main steps. First, by using range and intensity data from a time-of-flight (TOF) camera, a feature descriptor is used to rank points and separate regions surrounding high scoring points. This allows a wide range of rocks to be recognized because features can represent a whole or just part of a rock. Second, these points are filtered to extract only points thought to belong to the large object. Finally, a check is carried out to verify that the resultant point cloud actually represents a rock. Results are presented from field testing on piles of fragmented rock. Note to Practitioners—This paper presents an algorithm to identify large boulders in a pile of broken rock as a step towards an autonomous mining dig planner. In mining, piles of broken rock can contain large fragments that may need to be specially handled. To assess rock piles for excavation, we make use of a TOF camera that does not rely on external lighting to generate a point cloud of the rock pile. We then segment large boulders from its surface by using a novel feature descriptor and distinguish between real and false boulder candidates. Preliminary field experiments show promising results with the algorithm performing nearly as well as human test subjects.

Comparing the orthogonal and homotopy functor calculi

Goodwillie’s homotopy functor calculus constructs a Taylor tower of approximations toF , often a functor from spaces to spaces. Weiss’s orthogonal calculus provides a Taylortower for functors from vector spaces to spaces. In particular, there is a Weiss towerassociated to the functor V ÞÑ FpSVq, where SVis the one-point compactification of V .In this paper, we give a comparison of these two towers and show that when F isanalytic the towers agree up to weak equivalence. We include two main applications, oneof which gives as a corollary the convergence of the Weiss Taylor tower of BO. We alsolift the homotopy level tower comparison to a commutative diagram of Quillen functors,relating model categories for Goodwillie calculus and model categories for the orthogonal calculus.

Spectroscopy and metastability of CO 2 2+ molecular ions

The spectroscopy and metastability of the carbon dioxide doubly charged ion, the CO ₂ ²⁺ dication, have been studied with photoionization experiments: time-of-flight photoelectron photoelectron coincidence (TOF-PEPECO), threshold photoelectrons coincidence (TPEsCO), and threshold photoelectrons and ion coincidence (TPEsCO ion coincidence) spectroscopies. Vibrational structure is observed in TOF-PEPECO and TPEsCO spectra of the ground and first two excited states. The vibrational structure is dominated by the symmetric stretch except in the TPEsCO spectrum of the ground state where an antisymmetric stretch progression is observed. All three vibrational frequencies are deduced for the ground state and symmetric stretch and bending frequencies are deduced for the first two excited states. Some vibrational structure of higher electronic states is also observed. The threshold for double ionization of carbon dioxide is reported as 37.340±0.010 eV. The fragmentation of energy selected CO ₂ ²⁺ ions has been investigated with TPEsCO ion coincidence spectroscopy. A band of metastable states from ∼38.7 to ∼41 eV above the ground state of neutral CO ₂ has been observed in the experimental time window of ∼0.1-2.3 μs with a tendency towards shorter lifetimes at higher energies. It is proposed that the metastability is due to slow spin forbidden conversion from bound excited singlet states to unbound continuum states of the triplet ground state. Another result of this investigation is the observation of CO ⁺+O ⁺ formation in indirect dissociative double photoionization below the threshold for formation of CO ₂ ²⁺. The threshold for CO ⁺+O ⁺ formation is found to be 35.56±0.10 eV or lower, which is more than 2 eV lower than previous measurements.

"Det handlar om att nå ett resultat" : En fallstudie om partsrelationer och förhandling under en omstruktureringsprocess

Syftet med denna uppsats är att undersöka relationerna mellan parterna under en omstruktureringsprocess. Syftet är också att granska nedläggningsprocessen samt när lagar och avtal träder in. Uppsatsens referensram tar upp nedläggningsprocesser av Rydell (2015) och Wigblad & Österberg (2009), den svenska modellen med lagar och avtal Elvander (1995) Iseskog (2014) förtroende och förhandling Fischer et al. (1992) och Walter & McKersie (1991). Med hjälp av dessa begrepp och modeller analyseras och tolkas relationerna i en nedläggningsprocess vid SSAB i Borlänge, där 210 medarbetare varslades i början av 2015. Av dem var 170 kollektivanställda. Nedläggningsprocessen genomfördes med hjälp av Trygghet- och Flexibilitetavtalet (ToF), utan att någon tillsvidareanställd förlorade sitt arbete. Undersökningen bygger på kvalitativ forskning med semistrukturerade expertintervjuer där sammanlagt fem respondenter från SSAB och IF Metall intervjuades. Dessa respondenter var nyckelpersoner under nedläggningsprocessen och förhandlingsprocessen. Resultatet av intervjuerna har analyserats och tematiserats utifrån referensramen. Studiens resultat visar att goda relationer mellan parterna ger enklare förhandlingar med framgångsrika resultat. Samverkan mellan parterna bygger på ett långvarigt ömsesidigt förtroende. Detta förtroende är av vikt för att samverkan skall bli till verklighet.

Effets préventifs et thérapeutiques des polyphénols dans un modèle in vitro et in vivo de maladie inflammatoire de l’intestin : caractérisation des polyphénols de la pelure de pomme et de la canneberge par spectrométrie de masse

La muqueuse intestinale est exposée à des agents oxydants provenant de l’ingestion d’aliments modifiés, de cellules immuno-inflammatoires et de la flore intestinale. Une diète élevée en fruits et légumes peut diminuer le stress oxydant (SOx) ainsi que l’inflammation via plusieurs mécanismes. Ces effets bénéfiques peuvent être attribuables à leur contenu élevé en polyphénols. La première étude de mon doctorat consistait à tester l’hypothèse que les polyphénols extraits de pelures de pomme (DAPP) pouvaient diminuer le stress oxydant et l'inflammation impliqués dans les maladies inflammatoires de l'intestin (MII). Nous avons caractérisé les polyphénols des DAPP par spectrométrie de masse (LC-MS) et examiné leur potentiel antioxydant et anti-inflammatoire au niveau des cellules intestinales. L’identification des structures chimiques des polyphénols a été effectuée par LC-MS. Le SOx a été induit par l’ajout du complexe fer/ascorbate (Fe/Asc, 200 µM/2 mM) et l’inflammation par la lipopolysaccharide (LPS, 200µg/mL) à des cellules intestinales Caco-2/15 pré-incubées avec les DAPP (250 µg/mL). L’effet du SOx est déterminé par le dosage du malondialdéhyde (MDA), de la composition des acides gras polyinsaturés et de l’activité des enzymes antioxydantes endogènes (SOD et GPx). L’impact des DAPP sur l’inflammation a été testé par l’analyse de l’expression des marqueurs inflammatoires: cyclooxygénase-2 (COX-2), le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-a et l’interleukine-6 (IL-6) et les facteurs de transcription NF-KB, Nrf-2 et PGC1α par immunobuvardage. Nos données ont montré que les flavonols et les flavan-3-ols constituent les composés polyphénoliques majoritaires des DAPP. L’ajout de Fer2+/Asc a provoqué une augmentation de la peroxidation lipidique comparativement aux cellules contrôles, un appauvrissement des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, et une modulation des enzymes antioxydantes, se traduisant par une augmentation de l’activité de la SOD et une diminution de la GPx. En contrepartie, les DAPP ont exhibé leur potentiel à corriger la plupart des perturbations, y compris l’expression protéique anormalement élevée du COX-2 et la production de la prostaglandine E2 (PGE2), ainsi que l’inflammation telle que réflétée par les facteurs NF-κB, TNF-α et IL-6. Par ailleurs, les mécanismes sous-jacents à ces changements bénéfiques des DAPP ont fait intervenir les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Vraisemblablement, cette première étude a permis de démontrer la capacité des DAPP à amoindrir le SOx et à réduire l’inflammation, deux processus étroitement impliqués dans les MII. Dans la deuxième étape de mon doctorat, nous avons voulu comparer les résultats de DAPP à ceux des polyphénols dérivant de la canneberge qui est considérée par la communauté scientifique comme le fruit ayant le plus fort potentiel antioxydant. À cette fin, nous avons caractérisé l’effet des composés polyphénoliques de la canneberge (CPC) sur le SOx, la défense antioxydante et l’inflammation au niveau intestinal tout en définissant leur métabolisme intraluminal. Les différents CPC ont été séparés selon leur poids moléculaire par chromatographie et leurs structures chimiques ont été identifiées par LC-MS. Suite à une pré-incubation des cellules Caco-2/15 avec les extraits CPC (250 µg/mL), le Fe/Asc et la LPS ont été administrés comme inducteurs du SOx et de l’inflammation, respectivement. La caractérisation globale des CPC a révélé que les acides phénoliques composaient majoritairement l’extrait de canneberge de petit poids moléculaire (LC) alors que les flavonoïdes et les procyanidines dimériques/trimériques représentaient l’extrait de poids moléculaire moyen (MC) tout en laissant les procyanidines oligo et polymériques à l’extrait de haut poids moléculaire (HC). Les CPC ont permis de restaurer la plupart des perturbations engendrées dans les Caco-2/15 par le Fe/Asc et le LPS. Les CPC exhibaient le potentiel d’abaisser les niveaux de MDA, de corriger la composition des acides gras polyinsaturés n-3 et n-6, d’augmenter l’activité des enzymes antioxydantes (SOD, GPx et CAT) et d’élever l’expression de Nrf2 et PGC1α. En outre, les CPC pouvaient aussi réduire les niveaux élevés des protéines inflammatoires COX-2, TNF-α et IL-6 ainsi que la production des PGE2 par un mécanisme impliquant le NF-κB. Au niveau mitochondrial, les procyanidines oligomériques ont réussi à corriger les dysfonctions reliées à la production d’énergie (ATP), l’apoptose (Bcl-2, Cyt C et AIF) et le statut des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). Dans le but de bien comprendre les mécanismes d’action des CPC, nous avons défini par LC-MS les composés polyphénoliques qui ont été transportés ou absorbés par l’entérocyte. Nos analyses soulignent le transport (i) des acides cinnamiques et benzoïques (LC); (ii) la quercétine glycosylée et conjuguée et les procyanidines dimériques de type A (MC); et (iii) l’épicatéchine et les procyanidines oligomériques (HC). Les processus de métabolisation (méthylation, glucuronidation et sulfatation) au niveau de l’entérocyte ont probablement permis le transport de ces CPC surtout sous leur forme conjuguée. Les procyanidines oligomériques ayant un degré de polymérisation supérieur à 2 (HC) ont semblé adhérer aux cellules Caco-2/15. L’épicatéchine suivi par les procyanidines dimériques de type A ont été trouvés majoritaires au niveau des mitochondries. Même si nous ignorons encore l’action biologique de chaque composé polyphénolique, nous pouvons suggérer que leurs effets combinatoires exercent des fonctions antioxydantes, anti-inflammatoires et mitochondriales dans le modèle intestinal Caco-2/15. Dans une troisième étape, nous avons procédé à l’évaluation des aspects préventifs et thérapeutique des DAPP tout en sondant les mécanismes sous-jacents dans une étude préclinique. À cette fin, nous avons exploité le modèle de souris avec colite expérimentale provoquée par le Dextran Sulfate de Sodium (DSS). L’induction de l’inflammation intestinale chez la souris C57BL6 a été effectuée par l’administration orale de DSS à 2.5% pendant 10 jours. Des doses physiologiques et supra-physiologiques de DAPP (200 et 400 mg/kg/j, respectivement) ont été administrées par gavage pendant 10 jours pré- et post-DSS. L’inflammation par le DSS a provoqué une perte de poids, un raccourcissement du côlon, le décollement dystrophique de l’épithélium, l’exulcération et les infiltrations de cellules mono et polynucléaires au niveau du côlon. De plus, le DSS a induit une augmentation de la peroxidation lipidique, une régulation à la baisse des enzymes antioxydantes, une expression protéique à la hausse de la myéloperoxidase (MPO), du COX-2 et de la production des PGE2. Par ailleurs, les DAPP ont permis de corriger ou du moins d’alléger la plupart de ces anomalies en situation préventive ou thérapeutique, en plus d’abaisser l’expression protéique de NF-κB et des cytokines inflammatoires (TNF-a et l’IL-6) tout en stimulant les facteurs de transcription antioxydants (Nrf-2, PGC1α). Conséquemment, les polyphénols des DAPP ont exhibé leur puissant pouvoir antioxydant et anti-inflammatoire au niveau intestinal dans un modèle in vivo. Leurs actions sont associées à la régulation des voies de signalisation cellulaire et des changements dans la composition du microbiote. Ces trois projets de recherche permettent d’envisager l’évaluation des effets préventifs et thérapeutiques des DAPP cliniquement chez les patients avec des désordres inflammatoires de l’intestin.

Os paradoxos de Prior e o calculo proposicional deôntico relevante E¹.

Cruz, Ângela Maria Paiva. Os paradoxos de Prior e o cálculo proposicional deôntico relevante. Princípios, Natal, v. 4, p. 05-18, 1996.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

Studio della funzione di risoluzione dell'esperimento n_TOF e conversione del tempo di volo in energia

La tesi ha come scopo principale quello di studiare la funzione di risoluzione e le distribuzioni della distanza equivalente attraverso i risultati ottenuti dal lavoro del gruppo n_TOF al CERN di Ginevra. n_TOF utilizza un fascio di protoni accelerato dal ProtoSincrotrone (PS) del CERN per crearne due di neutroni (uno verticale e uno orizzontale) tramite spallazione. Dopo aver spiegato la tecnica del tempo di volo (TOF) e descritto il set up sperimentale presente al CERN, si esporranno le simulazioni Monte Carlo utilizzate per simulare la produzione dei fasci di neutroni, analizzando nel dettaglio quello diretto verso la prima sala sperimentale. Nella parte finale del lavoro verranno riportati i risultati ottenuti dalle simulazioni; verrà prestata particolare attenzione al confronto tra le conclusioni ottenute da tre gruppi di lavoro differenti nonchè ad una trattazione statistica delle misure effettuate. Si mostrerà inoltre in che modo lo studio effettuato sia importante nella determinazione delle sezioni d'urto nelle reazioni indotte da neutroni.

Aroylhydrazone Cu(II) complexes in keto form: structural characterization and catalytic cctivity towards cyclohexane oxidation

The reaction of the Schiff base (3,5-di-tert-butyl-2-hydroxybenzylidene)-2-hydroxybenzohydrazide (H3L) with a copper(II) salt of a base of a strong acid, i.e., nitrate, chloride or sulphate, yielded the mononuclear complexes [Cu(H2L)(NO3)(H2O)] (1), [Cu(H2L)Cl]center dot 2MeOH (2) and the binuclear complex [{Cu(H2L)}(2)(mu-SO4)]center dot 2MeOH (3), respectively, with H2L- in the keto form. Compounds 1-3 were characterized by elemental analysis, Infrared (IR) spectroscopy, Electrospray Ionisation-Mass Spectrometry (ESI-MS) and single crystal X-ray crystallography. All compounds act as efficient catalysts towards the peroxidative oxidation of cyclohexane to cyclohexyl hydroperoxide, cyclohexanol and cyclohexanone, under mild conditions. In the presence of an acid promoter, overall yields (based on the alkane) up to 25% and a turnover number (TON) of 250 (TOF of 42 h(-1)) after 6 h, were achieved.