LL-37 quantification in gingival crevicular fluid (GCF) from periodontitis patients

Background: LL-37, an anti-microbial peptide belonging to the cathelicidin family, derives its name from two N-terminal leucine residues and the 37 amino acids comprising the peptide. LL-37 is the only known cathelicidin to exist in humans. It exhibits both anti-bacterial and immunomodulatory properties. Objectives: In the current study, LL-37 was quantified in GCF from periodontitis patients. Previous studies have relied on qualitative results from Western blotting to detect LL-37 in GCF. This study aims to quantitatively determine LL-37 levels in GCF. Methods: GCF and bacterial plaque samples, pre- and post non-surgical periodontal treatment, were collected from 4 sites in 12 patients presenting with advanced periodontitis. Plaque samples were analysed by QPCR for the presence or absence of the periodontopathic bacterium Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis). The concentrations of LL-37 in patient samples pre- and post-treatment were deduced by indirect enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). Results: Concentrations of LL-37 in samples varied between a minimum and maximum of 1 and 40 ng/ml. LL-37 levels were shown, pre-treatment, to be higher in deep pockets (6-9 mm) compared with shallower pockets (3-5 mm) and highest in those sites which were positive for P. gingivalis. Non-surgical therapy resulted in a significant improvement in clinical indices while expression levels of P. gingivalis were reduced. Following treatment, LL-37 levels in GCF decreased from an average of 6.5 ± 1 - 5.8 ± 1.2 ng/ml. The most interesting observation however was the reduction in LL-37 levels, from an average of 7 ± 1.3 – 2.5 ± 1.1 ng/ml in those sites where P. gingivalis infection was eradicated post-treatment. Conclusions: LL-37 levels are increased at sites showing advanced periodontal disease, reduce following treatment and appear to be linked to the presence of P. gingivalis. This study will further our knowledge of host defence in chronic diseases such as periodontitis.

Multiple Markers of Inflammation in Crevicular Fluid During Experimental Gingivitis

Objective: To evaluate temporal changes in GCF levels of substance P, cathepsin G, interleukin 1 beta (IL-1&beta), neutrophil elastase and alpha1-antitrypsin (&alpha1AT) during development of and recovery from experimental gingivitis. Methods: Healthy human volunteers participated in a split-mouth study: experimental gingivitis was induced using a soft vinyl splint to cover test teeth during brushing over 21 days, after which normal brushing was resumed. Modified gingival index (MGI), gingival bleeding index (BI) and modified Quigley and Hein plaque index (PI) were assessed and 30-second GCF samples taken from 4 paired test and contra-lateral control sites in each subject at days 0, 7, 14, 21, 28 and 42. GCF volume was measured and site-specific quantification of one analyte per GCF sample was performed using radioimmunoassay (substance P), enzyme assay (cathepsin G) or ELISA (IL-1&beta, elastase, &alpha1AT). Site-specific data were analysed using analysis of repeated measurements and paired sample tests. Results: 56 subjects completed the study. All measurements at baseline (day 0) and at control sites throughout the study were low. Clinical indices and GCF volumes at the test sites increased from day 0, peaking at day 21 (difference between test and control for PI, BI, MGI and GCF all p<0.0001) and decreased again to control levels by day 28. Levels of four inflammatory markers showed a similar pattern, with significant differences between test and control apparent at 7 days (substance P p=0.0015; cathepsin G p=0.029; IL-1&beta p=0.026; elastase p=0.0129) and peaking at day 21 (substance P p=0.0023; cathepsin G, IL-1&beta and elastase all p<0.0001). Levels of &alpha1AT showed no apparent pattern over the course of the study. Conclusion: GCF levels of substance P, cathepsin G, IL-1&beta and neutrophil elastase have the potential to act as early markers of experimentally-induced gingival inflammation.

Fluid strategies and outcomes in patients with acute respiratory distress syndrome, systemic inflammatory response syndrome and sepsis: a protocol for a systematic review and meta-analysis

Background
Fluid administration to critically ill patients remains the subject of considerable controversy. While intravenous fluid given for resuscitation may be life-saving, a positive fluid balance over time is associated with worse outcomes in critical illness. The aim of this systematic review is to summarise the existing evidence regarding the relationship between fluid administration or balance and clinically important patient outcomes in critical illness.

Methods
We will search Medline, EMBASE, the Cochrane Central Register of Controlled Trials from 1980 to the present and key conference proceedings from 2009 to the present. We will include studies of critically ill adults and children with acute respiratory distress syndrome (ARDS), sepsis and systemic inflammatory response syndrome (SIRS). We will include randomised controlled trials comparing two or more fluid regimens of different volumes of fluid and observational studies reporting the relationship between volume of fluid administered or fluid balance and outcomes including mortality, lengths of intensive care unit and hospital stay and organ dysfunction. Two independent reviewers will assess articles for eligibility, data extraction and quality appraisal. We will conduct a narrative and/or meta-analysis as appropriate.

Discussion
While fluid management has been extensively studied and discussed in the critical care literature, no systematic review has attempted to summarise the evidence for post-resuscitation fluid strategies in critical illness. Results of the proposed systematic review will inform practice and the design of future clinical trials.

Systematic review registration
PROSPERO CRD42013005608. (http://​www.​crd.​york.​ac.​uk/​PROSPERO/​)

Corrosion Fatigue Behaviour of Laser-welded Shape Memory NiTi Wires in a Simulated Body Fluid

Corrosion fatigue is a fracture process as a consequence of synergistic interactions between the material structure, corrosive environment and cyclic loads/strains. It is difficult to be detected and can cause unexpected failure of engineering components in use. This study reveals a comparison of corrosion fatigue behaviour of laser-welded and bare NiTi wires using bending rotation fatigue (BRF) test coupled with a specifically-designed corrosion cell. The testing medium was Hanks’ solution (simulated body fluid) at 37.5 oC. Electrochemical impedance spectroscopic (EIS) measurement was carried out to monitor the change of corrosion resistance of sample during the BRF test at different periods of time. Experiments indicate that the laser-welded NiTi wire would be more susceptible to the corrosion fatigue attack than the bare NiTi wire. This study can serve as a benchmark for the product designers and engineers to understand the corrosion fatigue behaviour of the NiTi laser weld joint and determine the fatigue life safety factor for NiTi medical devices/implants involving laser welding in the fabrication process.

Permeation of bioactive constituents from Arnica montana preparations through human skin in-vitro

This study investigated and characterised transdermal permeation of bioactive agents from a topically applied Arnica montana tincture. Permeation experiments conducted over 48 h used polydimethylsiloxane (silastic) and human epidermal membranes mounted in Franz-type diffusion cells with a methanol-water (50:50 v/v) receptor fluid. A commercially available tincture of A. montana L. derived from dried Spanish flower heads was a donor solution. Further donor solutions prepared from this stock tincture concentrated the tincture constituents 1, 2 and 10 fold and its sesquiterpene lactones 10 fold. Permeants were assayed using a high-performance liquid chromatography method. Five components permeated through silastic membranes providing peaks with relative retention factors to an internal standard (santonin) of 0.28, 1.18, 1.45, 1.98 and 2.76, respectively. No permeant was detected within 12 h of applying the Arnica tincture onto human epidermal membranes. However, after 12 h, the first two of these components were detected. These were shown by Zimmermann reagent reaction to be sesquiterpene lactones and liquid chromatography/diode array detection/mass spectrometry indicated that these two permeants were 11,13-dihydrohelenalin (DH) analogues (methacrylate and tiglate esters). The same two components were also detected within 3 h of topical application of the 10-fold concentrated tincture and the concentrated sesquiterpene lactone extract.

Metabonomics of human amniotic fluid for prenatal diagnostics

O trabalho apresentado nesta tese teve como principais objectivos contribuir para o conhecimento da composição do líquido amniótico humano (LA), colhido no 2º trimestre de gravidez, assim como investigar possíveis alterações na sua composição devido à ocorrência de patologias pré-natais, recorrendo à metabonómica e procurando, assim, definir novos biomarcadores de doenças da grávida e do feto. Após uma introdução descrevendo o estado da arte relacionado com este trabalho (Capítulo 1) e os princípios das metodologias analíticas usadas (Capítulo 2), seguida de uma descrição dos aspectos experimentais associados a esta tese (Capítulo 3), apresentam-se os resultados da caracterização da composição química do LA (gravidez saudável) por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), assim como da monitorização da sua estabilidade durante o armazenamento e após ciclos de congelamento-descongelamento (Capítulo 4). Amostras de LA armazenadas a -20°C registaram alterações significativas, tornando-se estas menos pronunciadas (mas ainda mensuráveis) a -70°C, temperatura recomendada para o armazenamento de LA. Foram também observadas alterações de composição após 1-2 ciclos de congelamento-descongelamento (a ter em conta aquando da reutilização de amostras), assim como à temperatura ambiente (indicando um período máximo de 4h para a manipulação e análise de LA). A aquisição de espectros de RMN de 1H de alta resolução e RMN acoplado (LC-NMR/MS) permitiu a detecção de 75 compostos no LA do 2º trimestre, 6 dos quais detectados pela primeira vez no LA. Experiências de difusão (DOSY) permitiram ainda a caracterização das velocidades de difusão e massas moleculares médias das proteínas mais abundantes. O Capítulo 5 descreve o estudo dos efeitos de malformações fetais (FM) e de cromossomopatias (CD) na composição do LA do 2º trimestre de gravidez. A extensão deste trabalho ao estudo dos efeitos de patologias no LA que ocorrem no 3º trimestre de gravidez é descrita no Capítulo 6, nomeadamente no que se refere ao parto pré-termo (PTD), pré-eclampsia (PE), restrição do crescimento intra-uterino (IUGR), ruptura prematura de membranas (PROM) e diabetes mellitus gestacional (GDM). Como complemento a estes estudos, realizou-se uma análise preliminar da urina materna do 2º trimestre para o estudo de FM e GDM, descrita no Capítulo 7. Para interpretação dos dados analíticos, obtidos por espectroscopia RMN de 1H, cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada a espectrometria de massa (UPLC-MS) e espectroscopia do infravermelho médio (MIR), recorreu-se à análise discriminante pelos métodos dos mínimos quadrados parciais e o método dos mínimos quadrados parciais ortogonal (PLS-DA e OPLS-DA) e à correlação espectral. Após análise por validação cruzada de Monte-Carlo (MCCV), os modelos PLS-DA de LA permitiram distinguir as FM dos controlos (sensibilidades 69-85%, especificidades 80-95%, taxas de classificação 80-90%), revelando variações metabólicas ao nível do metabolismo energético, dos metabolismos dos aminoácidos e glícidos assim como possíveis alterações ao nível do funcionamento renal. Observou-se também um grande impacto das FM no perfil metabólico da urina materna (medido por UPLC-MS), tendo no entanto sido registados modelos PLS-DA com menor sensibilidade (40-60%), provavelmente devido ao baixo número de amostras e maior variabilidade da composição da urina (relativamente ao LA). Foram sugeridos possíveis marcadores relacionados com a ocorrência de FM, incluindo lactato, glucose, leucina, valina, glutamina, glutamato, glicoproteínas e conjugados de ácido glucurónico e/ou sulfato e compostos endógenos e/ou exógenos (<1 M) (os últimos visíveis apenas na urina). No LA foram também observadas variações metabólicas devido à ocorrência de vários tipos de cromossomopatias (CD), mas de menor magnitude. Os perfis metabólicos de LA associado a pré- PTD produziram modelos que, apesar do baixo poder de previsão, sugeriram alterações precoces no funcionamento da unidade fetoplacentária, hiperglicémia e stress oxidativo. Os modelos obtidos para os grupos pré- IUGR pré- PE, pré- PROM e pré-diagnóstico GDM (LA e urina materna) registaram baixo poder de previsão, indicando o pouco impacto destas condições na composição do LA e/ou urina do 2º trimestre. Os resultados obtidos demonstram as potencialidades da análise dos perfis metabólicos do LA (e, embora com base em menos estudos, da urina materna) do 2º trimestre para o desenvolvimento de novos e complementares métodos de diagnóstico, nomeadamente para FM e PTD.

Extraction and purification of triterpenic acids from eucalypt bark

A indústria da pasta e do papel é um sector importante da economia mundial, particularmente a que assenta em espécies de Eucalyptus. No entanto, essas indústrias geram quantidades significativas de correntes secundárias de subprodutos e resíduos de biomassa que podem ser exploradas em aplicações de valor acrescentado em vez de serem queimadas para produção de energia. Um exemplo nobre pode ser a produção de ácidos triterpénicos com estruturas dos tipos lupano, oleanano e ursano, dada a sua abundância em alguns destes resíduos, em particular na casca, adotando o conceito de biorrefinaria integrada numa fábrica de pasta. Estes compostos são conhecidos pelas suas inúmeras actividades biológicas, por exemplo, antioxidante, anti-inflamatória e antitumoral, e podem encontrar aplicações em produtos de elevado valor, tais como cosméticos, nutracêuticos ou farmacêuticos. Neste sentido, o estudo das potencialidades das cascas das espécies de eucalipto mais exploradas enquanto fontes de compostos triterpénicos é um tópico relevante. Por conseguinte, foram analisados e comparados em pormenor os teores e composições em ácidos triterpénicos (TTAs) das cascas externas de várias espécies de eucalipto (E. globulus, E. grandis, E. urograndis, E. maidenii e E. nitens). Os teores dos principais TTAs identificados nestas espécies variaram entre 4.5 g/kg no E. urograndis e 21.6 g/kg no E. nitens. Observou-se que as cascas externas de Eucalyptus de zonas temperadas e Mediterrânicas, nomeadamente E. nitens e E. globulus, são mais ricas em TTAs que as espécies de regiões tropicais e subtropicais. Além disso, a casca externa do E. globulus é claramente a mais rica em ácidos com estruturas do tipo ursano enquanto a do E. nitens é a mais rica em ácidos do tipo oleanano e lupano. Estes resultados levaram-nos a estudar a extração dos TTAs da casca de Eucalyptus, bem como a sua posterior concentração e purificação, a qual foi efetuada por extração sólido-líquido convencional combinada com a precipitação de solutos, e por extração com fluidos supercríticos (SFE). No que diz respeito à primeira abordagem referida, foi desenvolvido neste trabalho um método patenteado que permite obter extratos enriquecidos em TTAs das cascas de eucalipto baseado em tecnologias disponíveis no imediato. Em relação à segunda abordagem, e de forma a apostar em processos de baixo impacto ambiental exigidos pelas biorrefinarias do futuro, a SFE surge como uma opção natural. Assim, foi efetuada a SFE da casca caduca do E. globulus com dióxido de carbono puro e modificado para recuperar a fração de TTAs, e os resultados foram comparados com os obtidos por extração em Soxhlet com diclorometano. Foram realizados estudos preliminares sobre a influência da pressão (100-200 bar), a adição de co-solvente (0, 5 e 8% m/m de etanol), e operação em múltiplos passos a fim de avaliar a aplicabilidade da alternativa supercrítica para a sua produção eficiente e selectiva. Os resultados destacaram a influência da pressão e o importante papel resumo (cont.) desempenhado pelo co-solvente neste processo, cujo efeito foi mais relevante do que o aumento da pressão em várias dezenas de bar. Este trabalho foi depois otimizado, usando o planeamento factorial de experiências e a metodologia de superfícies de resposta, para analisar a influência da temperatura (40-60 ºC), pressão (100-200 bar), e teor de etanol (0.0-5.0% m/m) na recuperação dos TTAs e respectiva concentração nos extractos. Nestes intervalos, as melhores condições de operação encontradas foram 200 bar, 40 °C e 5% de etanol, para as quais os modelos de regressão estatisticamente validados previram um rendimento de extração de 1.2% com 50% de concentração em TTAs, correspondendo ao rendimento em TTAs de 5.1 g/kg de casca e uma recuperação de 79.2% comparativamente ao valor do Soxhlet. Os TTAs livres e acetilados apresentaram tendências de extracção bastante distintas devido às suas diferentes afinidades para o CO2 causadas pelas diferentes polaridades: os derivados acetilados aproximam-se de um patamar máximo a cerca de 200 bar e 5% de etanol, enquanto a extração dos TTAs livres apresenta uma tendência sempre crescente no intervalo de condições estudado. Foram também medidas curvas cumulativas de SFE da casca do E. globulus de forma a analisar o comportamento cinético do processo em termos de rendimento total, rendimento em TTAs, rendimento em TTAs livres, rendimento em TTAs acetilados, e concentração dos TTAs nos extractos. Foi analisada a influência da pressão, temperatura, teor de co-solvente e caudal do dióxido de carbono sobre as respostas anteriores. Os dados experimentais foram modelados com os modelos Logístico, de Dessorção, de Placa Plana Simples, e de Difusão. Na globalidade, os resultados confirmaram que a pressão e o teor de etanol têm um efeito significativo sobre as curvas de extração, os rendimentos finais e as concentrações dos extratos, e mostraram a presença de limitações externas à transferência de massa em alguns ensaios. Mais uma vez, as famílias individuais de TTAs livres e acetilados apresentaram diferentes tendências de extracção. A modelação permitiu-nos confirmar não só o importante papel desempenhado pela difusão intraparticular na SFE, mas também a contribuição da resistência no filme em alguns ensaios. Após a análise de todos os resultados, foi efetuado um ensaio em duas etapas em série, possibilitando o enriquecimento do teor em TTAs no extracto devido às diferentes condições adotadas em cada etapa. Por último, um éster metílico de um ácido triterpénico do tipo oleanano - morolato de metilo - foi identificado pela primeira vez enquanto componente da casca de Eucalyptus na casca externa do Eucalyptus grandis x globulus, onde ocorre em teores elevados. A sua extração com CO2 supercrítico foi também realizada, visando a conceção de uma alternativa de extração ambientalmente benigna para este composto. A 200 bar e 60 ºC, a remoção do morolato de metilo atingiu um patamar às 6 h para 5.1 kg h-1 de CO2 / kg de casca. Em geral, e de forma semelhante à SFE da casca do E. globulus, os TTAs acetilados foram mais significativamente extraídos quando comparados com os seus ácidos livres, o que está diretamente relacionado com a natureza menos polar destas moléculas. O trabalho apresentado nesta tese é uma contribuição para a valorização de uma corrente de biomassa com baixo valor na indústria de pasta em duas vertentes complementares. Por um lado, aumentou o conhecimento da composição lipofílica das cascas de Eucalyptus spp. com interesse comercial para a produção de pasta, destacando o seu potencial enquanto fontes de ácidos triterpénicos. Por outro lado, foram desenvolvidos dois processos alternativos e facilmente integráveis numa fábrica de pasta para a sua exploração a partir da casca: um baseado em tecnologias convencionais bem estabelecidas a nível industrial, prevendo a sua aplicação a curto prazo, e um outro baseado na SFE, seguindo as tendências das futuras biorrefinarias.

Sperm motility in Solea senegalensis: effect of temperature, salinity, pH and ovarian fluid

A análise da mobilidade seminal é uma ferramenta importante para reprodução em aquacultura. Esta é uma técnica in vitro que auxilia a estabulação, manutenção e selecção de lotes de reprodutores. A análise de mobilidade seminal pode tornar-se potencialmente uma ferramenta para o melhoramento das condições do ambiente de fertilização. A utilização do software CASA (Computer Assisted Sperm Analysis) revolucionou a descrição e quantificação específica da mobilidade seminal. A maioria da informação recolhida sobre mobilidade de sémen de peixes baseia-se em espécies de água doce, pelo que é crucial conhecer as condições óptimas de activação da mobilidade de espermatozóides para novas espécies de de água salgada de interesse em aquacultura tal como Solea senegalensis. A optimização das condições de fertilização desta espécie é particularmente importante já que os lotes de reprodutores em cativeiro podem desenvolver disfunções reprodutoras. Este trabalho teve como objectivo realizar a avaliação das condições óptimas de activação da mobilidade do sémen em S. senegalensis em termos de temperatura, salinidade e pH. O segundo objectivo foi realizar a avaliação da influência de fluido ovárico homólogo (S. senegalensis) e heterólogo (Epinephelus marginatus) na mobilidade seminal de S. senegalensis. Deste modo foram realizados dois conjuntos de experiências: 1) mobilidade de sémen de 7 machos analisado através do CASA em diferentes temperaturas, salinidades e pH, 2) mobilidade de sémen de 8 machos activados na presença de diferentes concentrações de fluido ovárico. Os parâmetros do CASA foram registados e posteriormente analisados através de médias e cluster analysis. Concluiu-se que temperaturas mais elevadas (20 ºC) e baixas salinidades (25 ‰ e 30 ‰) da solução de activação ocorre um melhoramento das características de mobilidade seminal, tal como a velocidade. A presença de fluido ovárico em baixas concentrações melhora as características da mobilidade seminal assim como a longevidade dos espermatozóides. O fluido ovárico é consequentemente um factor que estimula a mobilidade seminal que tem sido negligenciado em estudos anteriores. Este estudo demonstrou que durante a época de reprodução a temperatura da água (20 ºC) e a salinidade (25 ‰ e 30 ‰) no tanque são os principais factores que melhoram a activação da mobilidade do sémen, sendo consequentemente uma contribuição importante para compreender a dinâmica do processo de fertilização em S. senegalensis.

Development of chitosan packaging films with carvacrol and grape seed extract as antimicrobial and antioxidant agents

In order to produce packaging films with a broad spectrum of action on microorganisms, the effect of two antimicrobial (AM) to be included in the films, carvacrol and GSE were studied separately on different microorganisms. Carvacrol was more effective against the grampositive bacteria than against the gram-negative bacterium. GSE was not effective against yeast. Subsequently, a search for optimal combinations of carvacrol, GSE and the addition of chitosan (as a third component with film forming properties) was carried out. Response surface analysis showed several synergetic effects and three optimal AM combinations (OAMC) were obtained for each microorganism. The experimental validation confirmed that the optimal solutions found can successfully predict the response for each microorganism. The optimization of mixtures of the three components, but this time, using the same concentration for all microorganisms, was also studied to obtain an OAMC with wide spectrum of activity. The results of the response surface analysis showed several synergistic effects for all microorganisms. Three OAMC, OAMC-1, OAMC-2, OAMC-3, were found to be the optimal mixtures for all microorganisms. The radical scavenging activity (RSA) of the different agents was then compared with a standard antioxidant (AOX) BHT, at different concentrations; as also at the OAMC. The RSA increased in the following order: chitosan

A mechanical design approach to testing fluid turbulence over a rough surface

Senior thesis written for Oceanography 444

Activities of an aqueous plant extract against Herpes simplex virus type 2 (HSV 2): role in virus replication and progeny yield

Tese de mestrado, Biologia Molecular e Genética, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Fluid Ontologies in the Search for MH370

This paper gives an account of the disappearance of Malaysian Airways Flight MH370 into the southern Indian Ocean in March 2014 and analyses the rare glimpses into remote ocean space this incident opened up. It follows the tenuous clues as to where the aeroplane might have come to rest after it disappeared from radar screens – seven satellite pings, hundreds of pieces of floating debris and six underwater sonic recordings – as ways of entering into and thinking about ocean space. The paper pays attention to and analyses this space on three registers – first, as a fluid, more-than-human materiality with particular properties and agencies; second, as a synthetic situation, a composite of informational bits and pieces scopically articulated and augmented; and third, as geopolitics, delineated by the protocols of international search and rescue. On all three registers – as matter, as data and as law – the ocean is shown to be ontologically fluid, a world defined by movement, flow and flux, posing intractable difficulties for human interactions with it.

Herbicidal activity of volatiles from coriander, winter savory, cotton lavender, and thyme isolated by hydrodistillation and supercritical fluid extraction

The volatiles from Coriandrum sativum L., Satureja montana L., Santolina chamaecyparissus L., and Thymus vulgaris L. were isolated by hydrodistillation (essential oil) and supercritical fluid extraction (volatile oil). Their effect on seed germination and root and shoot growth of the surviving seedlings of four crops (Zea mays L., Triticum durum L., Pisum sativum L., and Lactuca sativa L.) and two weeds (Portulaca oleracea L. and Vicia sativa L.) was investigated and compared with those of two synthetic herbicides, Agrocide and Prowl. The volatile oils of thyme and cotton lavender seemed to be promising alternatives to the synthetic herbicides because they were the least injurious to the crop species. The essential oil of winter savory, on the other hand, affected both crop and weeds and can be appropriate for uncultivated fields.