An all-in-one dry chemistry immunoassay for the screening of coccidiostat nicarbazin in poultry eggs and liver

An automated immunoassay for the detection of nicarbazin residues in poultry eggs and liver was developed. The assay was based on a novel all-in-one dry chemistry concept and time-resolved fluorometry. The analyte specific antibody was immobilized into a single microtiter well and covered with an insulation layer, on top of which the label was dried in a small volume. The extracted sample was added automatically to the dry microtiter well, and the result was available within 18 min. Due to the rapidity and simplicity, the quantitative immunoassay could also be used as a high throughput screening method. The analytical limit of detection for the assay was calculated as 0.1 ng mL(-1) (n = 12) and the functional limit of detection as 3.2 ng g(-1) for egg (n = 6) and 11.3 ng g(-1) for liver (n = 6) samples. The sample recovery varied from 97.3 to 115.6%. Typically, the intra-assay variations were less than 10%, and interassay variations ranged between 8.1 and 13.6%.

ENHANCED VOLUME PRODUCTION OF NEGATIVE-IONS IN THE POST DISCHARGE OF A MULTICUSP HYDROGEN DISCHARGE

In this paper we demonstrate a new concept in the production of negative hydrogen ions in a low-pressure multicusp discharge. The discharge voltage is modulated to produce a non-Maxwellian, hot-electron plasma during the current pulse, followed by a cool Maxwellian electron plasma in the post discharge. This procedure, of separating in time the required hot and cold electron plasmas required for volume H- production, is called a temporal filter. The time evolution of the electron energy distribution function is measured using the time-resolved second derivative of a Langmuir probe characteristic. Time-resolved measurements of the negative ion density are made using laser photodetachment. The measurements show that the negative ion density in the center of the source, at a gas pressure of 0.07 Pa, increases by a factor of 2 when the discharge is switched off. At this low pressure the average H- beam current extracted from the source, when operated with a discharge current of 1 A in the pulse modulated mode exceeds the H- beam current from a 5 A continuously operated source. The increase in efficiency of the pulsed source is explained in terms of a two-step H- production mechanism.

Dynamics of relativistic transparency and optical shuttering in expanding overdense plasmas

Overdense plasmas are usually opaque to laser light. However, when the light is of sufficient intensity to drive electrons in the plasma to near light speeds, the plasma becomes transparent. This process—known as relativistic transparency—takes just a tenth of a picosecond. Yet all studies of relativistic transparency so far have been restricted to measurements collected over timescales much longer than this, limiting our understanding of the dynamics of this process. Here we present time-resolved electric field measurements (with a temporal resolution of ~ 50 fs) of the light, initially reflected from, and subsequently transmitted through, an expanding overdense plasma. Our result provides insight into the dynamics of the transparent-overdense regime of relativistic plasmas, which should be useful in the development of laser-driven particle accelerators, X-ray sources and techniques for controlling the shape and contrast of intense laser pulses.

Probing chemistry and kinetics of reactions in heterogeneous catalysts

Using benzene hydrogenation over Pt/SiO2 as an industrially-relevant example, we show that state-of-the-art neutron total scattering methods spanning a wide Q-range now permit relevant time-resolved catalytic chemistry to be probed directly in situ within the pore of the catalyst. The method gives access to the reaction rates on both nanometric and atomic length scales, whilst simultaneously providing an atomistic structural viewpoint on the reaction mechanism itself.

Experimental investigation of hole boring and light sail regimes of RPA by varying laser and target parameters

Temporal evolution of plasma jets from micrometre-scale thick foils following the interaction of intense (3 × 10 W cm ) laser pulses is studied systematically by time resolved optical interferometry. The fluid velocity in the plasma jets is determined by comparing the data with 2D hydrodynamic simulation, which agrees with the expected hole-boring (HB) velocity due to the laser radiation pressure. The homogeneity of the plasma density across the jets has been found to be improved substantially when irradiating the laser at circular polarization compared to linear polarization. While overdense plasma jets were formed efficiently for micrometre thick targets, decreasing the target areal density and/or increasing the irradiance on the target have provided indication of transition from the 'HB' to the 'light sail (LS)' regime of RPA, characterized by the appearance of narrow-band spectral features at several MeV/nucleon in proton and carbon spectra.

Probing charge screening dynamics and electrochemical processes at the solid–liquid interface with electrochemical force microscopy

The presence of mobile ions complicates the implementation of voltage-modulated scanning probe microscopy techniques such as Kelvin probe force microscopy (KPFM). Overcoming this technical hurdle, however, provides a unique opportunity to probe ion dynamics and electrochemical processes in liquid environments and the possibility to unravel the underlying mechanisms behind important processes at the solid–liquid interface, including adsorption, electron transfer and electrocatalysis. Here we describe the development and implementation of electrochemical force microscopy (EcFM) to probe local bias- and time-resolved ion dynamics and electrochemical processes at the solid–liquid interface. Using EcFM, we demonstrate contact potential difference measurements, consistent with the principles of open-loop KPFM operation. We also demonstrate that EcFM can be used to investigate charge screening mechanisms and electrochemical reactions in the probe–sample junction. We further establish EcFM as a force-based imaging mode, allowing visualization of the spatial variability of sample-dependent local electrochemical properties.

Direct Observation of Density-Gradient Effects in Harmonic Generation from Plasma Mirrors

High-order harmonics and attosecond pulses of light can be generated when ultraintense, ultrashort laser pulses reflect off a solid-density plasma with a sharp vacuum interface, i.e., a plasma mirror. We demonstrate experimentally the key influence of the steepness of the plasma-vacuum interface on the interaction, by measuring the spectral and spatial properties of harmonics generated on a plasma mirror whose initial density gradient scale length L is continuously varied. Time-resolved interferometry is used to separately measure this scale length. 

Specific Noncompetitive Immunoassay for HT-2 Mycotoxin Detection

Here we demonstrate a novel homogeneous one-step immunoassay, utilizing a pair of recombinant antibody antigen-binding fragments (Fab), that is specific for HT-2 toxin and has a positive readout. Advantages over the conventional competitive immunoassay formats such as enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) are the specificity, speed, and simplicity of the assay. Recombinant antibody HT2-10 Fab recognizing both HT-2 and T-2 toxins was developed from a phage display antibody library containing 6 × 10(7) different antibody clones. Specificity of the immunoassay was introduced by an anti-immune complex (IC) antibody binding the primary antibody-HT-2 toxin complex. When the noncompetitive immune complex assay was compared to the traditional competitive assay, an over 10-fold improvement in sensitivity was observed. Although the HT2-10 antibody has 100% cross-reactivity for HT-2 and T-2 toxins, the immune complex assay is highly specific for HT-2 alone. The assay performance with real samples was evaluated using naturally contaminated wheat reference material. The half-maximal effective concentration (EC50) value of the time-resolved fluorescence resonance energy transfer (TR-FRET) assay was 9.6 ng/mL, and the limit of detection (LOD) was 0.38 ng/mL (19 μg/kg). The labeled antibodies can be predried to the assay vials, e.g., microtiter plate wells, and readout is ready in 10 min after the sample application.

Modulation of calcitonin amyloid formation by anionic lipid membranes

Tese de mestrado em Bioquímica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2014

Investigation of Techniques for Accelerating the Construction of Bridge Deck Overlays, 2016

Use of bridge deck overlays is important in maximizing bridge service life. Overlays can replace the deteriorated part of the deck, thus extending the bridge life. Even though overlay construction avoids the construction of a whole new bridge deck, construction still takes significant time in re-opening the bridge to traffic. Current processes and practices are time-consuming and multiple opportunities may exist to reduce overall construction time by modifying construction requirements and/or materials utilized. Reducing the construction time could have an effect on reducing the socioeconomic costs associated with bridge deck rehabilitation and the inconvenience caused to travelers. This work included three major tasks with literature review, field investigation, and laboratory testing. Overlay concrete mix used for present construction takes long curing hours and therefore an investigation was carried out to find fast-curing concrete mixes that could reduce construction time. Several fast-cuing concrete mixes were found and suggested for further evaluation. An on-going overlay construction project was observed and documented. Through these observations, several opportunities were suggested where small modifications in the process could lead to significant time savings. With current standards of the removal depth of substrate concrete in Iowa, it takes long hours for the removal process. Four different laboratory tests were performed with different loading conditions to determine the necessary substrate concrete removal depth for a proper bond between the substrate concrete and the new overlay concrete. Several parameters, such as failure load, bond stress, and stiffness, were compared for four different concrete removal depths. Through the results and observations of this investigation several conclusions were made which could reduce bridge deck overlay construction time.

An investigation into the functional role of the D1:1 and D1:2 polypeptides in photosystem II in cyanobacteria : the effect of changing PSI/PSII ratio on photoinhibition in Synechococcus sp. PCC7942 /

The cyanobacterium Synechococcus sp. PCC 7942 (Anacystis nidulans R2) adjusts its photosynthetic function by changing one of the polypeptides of photosystem II. This polypeptide, called Dl, is found in two forms in Synechococcus sp. PCC 7942. Changing the growth light conditions by increasing the light intensity to higher levels results in replacement of the original form of D 1 polypeptide, D 1: 1, with another form, D 1 :2. We investigated the role of these two polypeptides in two mutant strains, R2S2C3 (only Dl:l present) and R2Kl (only Dl:2 present) In cells with either high or low PSI/PSII. R2S2C3 cells had a lower amplitude for 77 K fluorescence emission at 695 nm than R2Kl cells. Picosecond fluorescence decay kinetics showed that R2S2C3 cells had shorter lifetimes than R2Kl cells. The lower yields and shorter lifetimes observed in the D 1 and Dl:2 containing cells. containing cells suggest that the presence of D 1: 1 results in more photochemical or non-photochemical quenching of excitation energy In PSII. One of the most likely mechanisms for the increased quenching in R2S2C3 cells could be an increased efficiency in the transfer of excitation energy from PSII to PSI. However, photophysical studies including 77 K fluorescence measurements and picosecond time resolved decay kinetics comparing low and high PSI/PSII cells did not support the hypothesis that D 1: 1 facilitates the dissipation of excess energy by energy transfer from PSII to PSI. In addition physiological studies of oxygen evolution measurements after photoinhibition treatments showed that the two mutant cells had no difference in their susceptibility to photoinhibition with either high PSI/PSII ratio or low PSI/PSII ratio. Again suggesting that, the energy transfer efficiency from PSII to PSI is likely not a factor in the differences between Dl:l and Dl:2 containing cells.

Synthèse de couches ultra-minces de siliciures sur silicium cristallin et endommagé étudiée par microscopie et profilométrie en profondeur

Les siliciures métalliques constituent un élément crucial des contacts électriques des transistors que l'on retrouve au coeur des circuits intégrés modernes. À mesure qu'on réduit les dimensions de ces derniers apparaissent de graves problèmes de formation, liés par exemple à la limitation des processus par la faible densité de sites de germination. L'objectif de ce projet est d'étudier les mécanismes de synthèse de siliciures métalliques à très petite échelle, en particulier le NiSi, et de déterminer l’effet de l’endommagement du Si par implantation ionique sur la séquence de phase. Nous avons déterminé la séquence de formation des différentes phases du système Ni-Si d’échantillons possédant une couche de Si amorphe sur lesquels étaient déposés 10 nm de Ni. Celle-ci a été obtenue à partir de mesures de diffraction des rayons X résolue en temps et, pour des échantillons trempés à des températures critiques du processus, l’identité des phases et la composition et la microstructure ont été déterminées par mesures de figures de pôle, spectrométrie par rétrodiffusion Rutherford et microscopie électronique en transmission (TEM). Nous avons constaté que pour environ la moitié des échantillons, une réaction survenait spontanément avant le début du recuit thermique, le produit de la réaction étant du Ni2Si hexagonal, une phase instable à température de la pièce, mélangée à du NiSi. Dans de tels échantillons, la température de formation du NiSi, la phase d’intérêt pour la microélectronique, était significativement abaissée.

Caractéristiques et origine fonctionnelle des propriétés fréquentielles du noeud auriculoventriculaire

Le nœud auriculoventriculaire (AV) joue un rôle vital dans le cœur normal et pathologique. Il connecte les oreillettes aux ventricules et, grâce à sa conduction lente, génère un délai entre les contractions auriculaire et ventriculaire permettant d’optimiser le pompage sanguin. Sa conduction lente et sa longue période réfractaire font du nœud AV un filtre d’impulsions auriculaires lors de tachyarythmies assurant ainsi une fréquence ventriculaire plus lente favorable au débit cardiaque. L’optimisation de ce filtrage est une cible dans le traitement de ces arythmies. Malgré ce rôle vital et de nombreuses études, le nœud AV demeure l’objet de plusieurs controverses qui en rendent la compréhension laborieuse. Nos études expérimentales sur des préparations isolées de cœurs de lapin visent à apporter des solutions à certains des problèmes qui limitent la compréhension des propriétés fréquentielles du nœud AV. Le premier problème concerne la définition de la propriété de récupération nodale. On s’accorde généralement sur la dépendance du temps de conduction nodale (intervalle auriculo-Hissien, AH) du temps de récupération qui le précède mais un débat presque centenaire persiste sur la façon de mesurer ce temps de récupération. Selon que l’on utilise à cette fin la longueur du cycle auriculaire (AA) ou l’intervalle His-auriculaire précédent (HA), la même réponse nodale montre des caractéristiques différentes, un paradoxe à ce jour inexpliqué. Le temps de conduction nodale augmente aussi avec le degré et la durée d'une fréquence rapide, un phénomène appelé fatigue. Or, les caractéristiques de la fatigue mesurée varient avec l’indice de récupération utilisé (AA vs. HA). De plus, une troisième propriété appelée facilitation qui entraîne un raccourcissement du temps de conduction diffère aussi avec l’indice de récupération utilisé. Pour établir l’origine de ce problème, nous avons déterminé les différences entre les courbes de récupération (AH compilé en fonction du AA ou HA) pour 30 états fonctionnels nodaux différents. Ces conditions étaient obtenues à l’aide de protocoles permettant la variation du cycle de base (BCL) et du cycle prétest (PTCL), deux paramètres connus pour altérer la fonction nodale. Nous avons pu établir que pour chaque état fonctionnel, la forme de la courbe de récupération et le niveau de fatigue étaient les mêmes pour les deux indices de récupération. Ceci s’applique aussi aux données obtenues à des BCL et PTCL égaux comme dans les protocoles de stimulation prématurée conventionnels couramment utilisés. Nos résultats ont établi pour la première fois que les propriétés nodales de récupération et de fatigue sont indépendantes de l’indice de récupération utilisé. Nos données montrent aussi que les différences entre les courbes de récupération en fonction de l’indice utilisé proviennent d’effets associés aux variations du PTCL. Notre deuxième étude établit à partir des mêmes données pourquoi les variations du PTCL altèrent différemment les courbes de récupération selon l’indice utilisé. Nous avons démontré que ces différences augmentaient en proportion directe avec l’augmentation du temps de conduction au battement prétest. Cette augmentation cause un déplacement systématique de la courbe construite avec l’intervalle AA vers la droite et de celle construite avec l’intervalle HA vers la gauche. Ce résultat met en évidence l’importance de tenir compte des changements du temps de conduction prétest dans l’évaluation de la fonction nodale, un paramètre négligé dans la plupart des études. Ce résultat montre aussi que chacun des deux indices a des limites dans sa capacité d’évaluer le temps de récupération nodale réel lorsque le temps de conduction prétest varie. Lorsque ces limites sont ignorées, comme c’est habituellement le cas, elles entraînent un biais dans l’évaluation des effets de fatigue et de facilitation. Une autre grande difficulté dans l’évaluation des propriétés fréquentielles du nœud AV concerne son état réfractaire. Deux indices sont utilisés pour évaluer la durée de la période réfractaire nodale. Le premier est la période réfractaire efficace (ERPN) définie comme l’intervalle AA le plus long qui n’est pas conduit par le nœud. Le deuxième est la période réfractaire fonctionnelle (FRPN) qui correspond à l’intervalle minimum entre deux activations mesurées à la sortie du nœud. Paradoxalement et pour des raisons obscures, l’ERPN augmente alors que la FRPN diminue avec l’augmentation de la fréquence cardiaque. De plus, ces effets varient grandement avec les sujets, les espèces et l’âge. À partir des mêmes données que pour les deux autres études, nous avons cherché dans la troisième étude l’origine des variations fréquentielles de l’ERPN et de la FRPN. Le raccourcissement du BCL prolonge l’ERPN mais n’affecte pas la FRPN. L’allongement de l’ERPN provient principalement d’un allongement du temps de conduction prétest. Un PTCL court en comparaison avec un BCL court allonge encore plus substantiellement le temps de conduction prétest mais raccourcit en même temps l’intervalle His-auriculaire, ces deux effets opposés s’additionnent pour produire un allongement net de l’ERPN. Le raccourcissement de l’intervalle His-auriculaire par le PTCL court est aussi entièrement responsable pour le raccourcissement de la FRPN. Nous avons aussi établi que, lorsque la composante du temps de conduction prétest est retirée de l’ERPN, un lien linéaire existe entre la FRPN et l’ERPN à cause de leur dépendance commune de l’intervalle His-auriculaire. Le raccourcissement combiné du BCL et du PTCL produit des effets nets prévisibles à partir de leurs effets individuels. Ces effets reproduisent ceux obtenus lors de protocoles prématurés conventionnels. Ces observations supportent un nouveau schème fonctionnel des variations fréquentielles de l’ERPN et de la FRPN à partir des effets distincts du BCL et du PTCL. Elles établissent aussi un nouveau lien entre les variations fréquentielles de l’ERPN et de la FRPN. En conclusion, la modulation fréquentielle de la fonction du nœud AV provient de la combinaison d’effets concurrents cumulatifs liés au cycle de base et non-cumulatifs liés au cycle prétest. Ces effets peuvent être interprétés de façon consistante indépendamment de l’indice de récupération en tenant compte des changements du temps de conduction au battement prétest. Les effets fréquentiels disparates sur l’ERPN et la FRPN sont aussi grandement liés aux changements du temps de conduction prétest. Lorsque l’analyse tient compte de ce facteur, l’ERPN et la FRPN montrent des variations parallèles fortement liées à celles de l’intervalle His-auriculaire. Le nouveau schème fonctionnel des propriétés fréquentielles du nœud AV supporté par nos données aidera à mieux cibler les études sur les mécanismes cellulaires contrôlant la modulation fréquentielle nodale. Nos données pourraient aider à l’interprétation et au contrôle des réponses nodales diverses associées aux tachyarythmies supraventriculaires et à leur traitement pharmacologique. En bref, nos travaux supportent une compréhension factuelle améliorée du comportement fréquentiel du nœud AV, un domaine aux applications multiples en rythmologie cardiaque.

Étude de films de nanotubes de carbone dans le domaine de fréquences térahertz : propriété antiréfléchissante

Les expériences de spectroscopie ont été réalisées en collaboration avec Jean-François Allard du groupe de Denis Morris de l'Université de Sherbrooke.