Femtosecond imaging-mode laser-induced breakdown spectroscopy

Many nonlinear optical microscopy techniques based on the high-intensity nonlinear phenomena were developed recent years. A new technique based on the minimal-invasive in-situ analysis of the specific bound elements in biological samples is described in the present work. The imaging-mode Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is proposed as a combination of LIBS, femtosecond laser material processing and microscopy. The Calcium distribution in the peripheral cell wall of the sunflower seedling (Helianthus Annuus L.) stem is studied as a first application of the imaging-mode LIBS. At first, several nonlinear optical microscopy techniques are overviewed. The spatial resolution of the imaging-mode LIBS microscope is discussed basing on the Point-Spread Function (PSF) concept. The primary processes of the Laser-Induced Breakdown (LIB) are overviewed. We consider ionization, breakdown, plasma formation and ablation processes. Water with defined Calcium salt concentration is used as a model of the biological object in the preliminary experiments. The transient LIB spectra are measured and analysed for both nanosecond and femtosecond laser excitation. The experiment on the local Calcium concentration measurements in the peripheral cell wall of the sunflower seedling stem employing nanosecond LIBS shows, that nanosecond laser is not a suitable excitation source for the biological applications. In case of the nanosecond laser the ablation craters have random shape and depth over 20 µm. The analysis of the femtosecond laser ablation craters shows the reproducible circle form. At 3.5 µJ laser pulse energy the diameter of the crater is 4 µm and depth 140 nm for single laser pulse, which results in 1 femtoliter analytical volume. The experimental result of the 2 dimensional and surface sectioning of the bound Calcium concentrations is presented in the work.

VUV-Laserablation von Spinnenseide

Spinnenseide gehört zu den stabilsten bekannten Polymerverbindungen. Spinnfäden können bis auf das Dreifache ihrer ursprünglichen Länge gedehnt werden, bevor sie reißen, und dabei mit rund 160 MJ/m³ mehr als dreimal soviel Energie absorbieren wie die stärkste synthetisch hergestellte Faser Kevlar (50 MJ/m³). Dabei weisen Spinnfäden mit 2 bis 5 Mikrometer nur ein Zehntel des Durchmessers eines menschlichen Haares auf. Das präzise, berührungslose Bearbeiten von Spinnenseide ist für verschiedene technische Anwendungen interessant, insbesondere wenn dabei ihre außergewöhnlichen Eigenschaften erhalten bleiben. Könnten die von Natur aus dünnen Seidenfäden gezielt in ihrem Durchmesser verringert werden, so wären sie unter anderem in der Mikroelektronik einzusetzen. Hier könnten sie als Trägermaterial für eine dünne, elektrisch leitfähige Schicht fungieren. Man erhielte Nanodrähte, die auch in mechanisch besonders belasteten Mikroelektronikbauteilen (MEMS) Verwendung finden könnten. In dieser Arbeit wird die Verwendung der laserinduzierten Ablation zur gezielten Bearbeitung von Haltefäden der Schwarzen Witwe (Latrodectus hesperus) beschrieben. Eingesetzt wurde ein VUV-Excimerlaser vom Typ LPF 205 (Lambda-Physik, Göttingen) mit einer Wellenlänge von 157 nm und einer Pulsdauer von 18 ns. Eine berührungslose Laserbearbeitung bei 157 nm erlaubt einen effizienten und präzisen Abtrag von Material durch Ablation aufgrund der geringen optischen Eindringtiefe von unter 100 nm oberhalb einer Schwellenfluenz (Energie/Fläche) von Φth=29 mJ/cm², ohne dabei das umgebende Material thermisch zu beeinträchtigen. Parallel zur Ablation setzt allerdings eine wellenförmige Oberflächenstrukturierung auf der Faseroberfläche ein, wodurch die mechanische Belastbarkeit der Faser entscheidend geschwächt wird. Die Ursache hierfür liegt im Abbau materialbedingter Spannungsfelder („stress release“) innerhalb einer durch das Laserlicht induzierten dünnen Schmelzschicht. Im Rahmen dieser Arbeit ist es nun gelungen, diese Strukturen durch einen anschließenden Glättungsprozeß zu entfernen. Dabei wird auf der bestrahlten Oberfläche mittels Laserlichts eine glatte Ablation erzielt. Mit feinerer Abstufung dieser Prozeßschritte konnte der Durchmesser des verwendeten Spinnenseidefadens zum Teil um 70 Prozent bis auf ca. 750 nm verringert werden. Durch Zugfestigkeitsexperimente wurde belegt, daß die mechanischen Eigenschaften der so bearbeiteten Spinnenseide weitgehend erhalten bleiben. Die im Rahmen dieser Arbeit angewandte Methode erlaubt somit eine präzise Laserablation von Spinnenseide und ähnlichen hochabsorbierenden Materialien, ohne deren Kernsubstanz in ihrer Beschaffenheit zu verändern.

A High Order Finite Volume Scheme for the 2D Shallow Water Equations Including Topography

Inhalt dieser Arbeit ist ein Verfahren zur numerischen Lösung der zweidimensionalen Flachwassergleichung, welche das Fließverhalten von Gewässern, deren Oberflächenausdehnung wesentlich größer als deren Tiefe ist, modelliert. Diese Gleichung beschreibt die gravitationsbedingte zeitliche Änderung eines gegebenen Anfangszustandes bei Gewässern mit freier Oberfläche. Diese Klasse beinhaltet Probleme wie das Verhalten von Wellen an flachen Stränden oder die Bewegung einer Flutwelle in einem Fluss. Diese Beispiele zeigen deutlich die Notwendigkeit, den Einfluss von Topographie sowie die Behandlung von Nass/Trockenübergängen im Verfahren zu berücksichtigen. In der vorliegenden Dissertation wird ein, in Gebieten mit hinreichender Wasserhöhe, hochgenaues Finite-Volumen-Verfahren zur numerischen Bestimmung des zeitlichen Verlaufs der Lösung der zweidimensionalen Flachwassergleichung aus gegebenen Anfangs- und Randbedingungen auf einem unstrukturierten Gitter vorgestellt, welches in der Lage ist, den Einfluss topographischer Quellterme auf die Strömung zu berücksichtigen, sowie in sogenannten \glqq lake at rest\grqq-stationären Zuständen diesen Einfluss mit den numerischen Flüssen exakt auszubalancieren. Basis des Verfahrens ist ein Finite-Volumen-Ansatz erster Ordnung, welcher durch eine WENO Rekonstruktion unter Verwendung der Methode der kleinsten Quadrate und eine sogenannte Space Time Expansion erweitert wird mit dem Ziel, ein Verfahren beliebig hoher Ordnung zu erhalten. Die im Verfahren auftretenden Riemannprobleme werden mit dem Riemannlöser von Chinnayya, LeRoux und Seguin von 1999 gelöst, welcher die Einflüsse der Topographie auf den Strömungsverlauf mit berücksichtigt. Es wird in der Arbeit bewiesen, dass die Koeffizienten der durch das WENO-Verfahren berechneten Rekonstruktionspolynome die räumlichen Ableitungen der zu rekonstruierenden Funktion mit einem zur Verfahrensordnung passenden Genauigkeitsgrad approximieren. Ebenso wird bewiesen, dass die Koeffizienten des aus der Space Time Expansion resultierenden Polynoms die räumlichen und zeitlichen Ableitungen der Lösung des Anfangswertproblems approximieren. Darüber hinaus wird die wohlbalanciertheit des Verfahrens für beliebig hohe numerische Ordnung bewiesen. Für die Behandlung von Nass/Trockenübergangen wird eine Methode zur Ordnungsreduktion abhängig von Wasserhöhe und Zellgröße vorgeschlagen. Dies ist notwendig, um in der Rechnung negative Werte für die Wasserhöhe, welche als Folge von Oszillationen des Raum-Zeit-Polynoms auftreten können, zu vermeiden. Numerische Ergebnisse die die theoretische Verfahrensordnung bestätigen werden ebenso präsentiert wie Beispiele, welche die hervorragenden Eigenschaften des Gesamtverfahrens in der Berechnung herausfordernder Probleme demonstrieren.

Optimierung der laserinduzierten Plasmaspektroskopie an Metallen durch Femtosekunden-Doppelpulse für die Entwicklung eines hochauflösenden 3D-Rasterabbildungsverfahrens

Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIPS) ist eine spektrochemische Elementanalyse zur Bestimmung der atomaren Zusammensetzung einer beliebigen Probe. Für die Analyse ist keine spezielle Probenpräparation nötig und kann unter atmosphärischen Bedingungen an Proben in jedem Aggregatzustand durchgeführt werden. Femtosekunden Laserpulse bieten die Vorteile einer präzisen Ablation mit geringem thermischen Schaden sowie einer hohen Reproduzierbarkeit. Damit ist fs-LIPS ein vielversprechendes Werkzeug für die Mikroanalyse technischer Proben, insbesondere zur Untersuchung ihres Ermüdungsverhaltens. Dabei ist interessant, wie sich die initiierten Mikrorisse innerhalb der materialspezifschen Struktur ausbreiten. In der vorliegenden Arbeit sollte daher ein schnelles und einfach zu handhabendes 3D-Rasterabbildungsverfahren zur Untersuchung der Rissausbreitung in TiAl, einer neuen Legierungsklasse, entwickelt werden. Dazu wurde fs-LIPS (30 fs, 785 nm) mit einem modifizierten Mikroskopaufbau (Objektiv: 50x/NA 0.5) kombiniert, welcher eine präzise, automatisierte Probenpositionierung ermöglicht. Spektrochemische Sensitivität und räumliches Auflösungsvermögen wurden in energieabhängigen Einzel- und Multipulsexperimenten untersucht. 10 Laserpulse pro Position mit einer Pulsenergie von je 100 nJ führten in TiAl zum bestmöglichen Kompromiss aus hohem S/N-Verhältnis von 10:1 und kleinen Lochstrukturen mit inneren Durchmessern von 1.4 µm. Die für das Verfahren entscheidende laterale Auflösung, dem minimalen Lochabstand bei konstantem LIPS-Signal, beträgt mit den obigen Parametern 2 µm und ist die bislang höchste bekannte Auflösung einer auf fs-LIPS basierenden Mikro-/Mapping-Analyse im Fernfeld. Fs-LIPS Scans von Teststrukturen sowie Mikrorissen in TiAl demonstrieren eine spektrochemische Sensitivität von 3 %. Scans in Tiefenrichtung erzielen mit denselben Parametern eine axiale Auflösung von 1 µm. Um die spektrochemische Sensitivität von fs-LIPS zu erhöhen und ein besseres Verständnis für die physikalischen Prozesse während der Laserablation zu erhalten, wurde in Pump-Probe-Experimenten untersucht, in wieweit fs-Doppelpulse den laserinduzierten Abtrag sowie die Plasmaemission beeinflussen. Dazu wurden in einem Mach-Zehnder-Interferometer Pulsabstände von 100 fs bis 2 ns realisiert, Gesamtenergie und Intensitätsverhältnis beider Pulse variiert sowie der Einfluss der Materialparameter untersucht. Sowohl das LIPS-Signal als auch die Lochstrukturen zeigen eine Abhängigkeit von der Verzögerungszeit. Diese wurden in vier verschiedene Regimes eingeteilt und den physikalischen Prozessen während der Laserablation zugeordnet: Die Thermalisierung des Elektronensystems für Pulsabstände unter 1 ps, Schmelzprozesse zwischen 1 und 10 ps, der Beginn des Abtrags nach mehreren 10 ps und die Expansion der Plasmawolke nach über 100 ps. Dabei wird das LIPS-Signal effizient verstärkt und bei 800 ps maximal. Die Lochdurchmesser ändern sich als Funktion des Pulsabstands wenig im Vergleich zur Tiefe. Die gesamte Abtragsrate variiert um maximal 50 %, während sich das LIPS-Signal vervielfacht: Für Ti und TiAl typischerweise um das Dreifache, für Al um das 10-fache. Die gemessenen Transienten zeigen eine hohe Reproduzierbarkeit, jedoch kaum eine Energie- bzw. materialspezifische Abhängigkeit. Mit diesen Ergebnissen wurde eine gezielte Optimierung der DP-LIPS-Parameter an Al durchgeführt: Bei einem Pulsabstand von 800 ps und einer Gesamtenergie von 65 nJ (vierfach über der Ablationsschwelle) wurde eine 40-fache Signalerhöhung bei geringerem Rauschen erzielt. Die Lochdurchmesser vergrößerten sich dabei um 44 % auf (650±150) nm, die Lochtiefe um das Doppelte auf (100±15) nm. Damit war es möglich, die spektrochemische Sensitivität von fs-LIPS zu erhöhen und gleichzeitig die hohe räumliche Auflösung aufrecht zu erhalten.

Efectos cardiovasculares de concentraciones bajas de sodio en la solución de hemodiálisis en pacientes con insuficiencia renal cronica

Introducción. Las soluciones de hemodiálisis (HD) tienen una concentración estándar de sodio (Na) 139 mEq/L la cual no permite perder sodio por difusión llevando incluso a balance positivo de Na perpetuando la sensación de sed, hipertensión, hipertrofia ventricular y elevadas ganancias de peso interdialítica. Objetivo. Determinar cuales son los efectos cardiovasculares con el uso soluciones de HD con concentraciones de Na de 132 mEq/L en pacientes con insuficiencia renal crónica (IRC) de la unidad renal RTS cardioinfantil entre agosto 2008 y enero 2009. Métodos. Se realizo un estudio aleatorizado controlado, con doble enmascaramiento, inicialmente una fase de lavado de las concentraciones de sodio de 2 semanas y luego aleatorización en bloques en dos grupos, realizando la intervención durante 8 semanas. Resultados. Se evaluó 82 pacientes de los cuales ingresaron a la intervención 64, distribuidos al grupo de intervención 31 y al grupo control 33 pacientes. Hubo un aumento de la presión de pulso en el grupo de intervención y disminución de la sensación de sed y ganancia de peso interdialítica. Los hallazgos ecocardiográficos mostraron disminución del diámetro de la vena cava inferior en los dos grupos y disminución del volumen telediastólico del ventrículo izquierdo. Se presentaron más eventos adversos en el grupo de intervención. Discusión. Los resultados difieren de la literatura por tener un mayor número de diabéticos en el grupo control y por el tiempo de intervención. No se pueden sacar conclusiones con respecto al aumento de la presión de pulso ni a la disminución del diámetro de la vena cava inferior en HD. Conclusión. La solución de HD con concentración de Na de 132 mEq/L no disminuye la presión arterial, ni el consumo de medicamentos antihipertensivos, sin embargo disminuye la sensación de sed y la ganancia de peso interdialítica.

Concordancia entre laboratorios serológicos y ultrasonografía hepatobiliar como pruebas diagnósticas en coledocolitiasis

La coledocolitiasis es una patología que requiere una aproximación adecuada para determinar su manejo dadas las posibles complicaciones por omisión en su diagnostico o la realización de procedimientos terapéuticos. La colangiopancreatografía retrógrada endoscópica (CPRE) es una opción en su manejo, pero es un procedimiento invasivo con riesgos de morbilidad y mortalidad considerables. El objetivo del estudio es determinar la correlación existente entre los resultados de pruebas serológicas, el diámetro hallado de la vía biliar por ecografía, así como el diagnostico radiológico de coledocolitiasis y las CPRE realizadas en el Hospital Universitario de la Samaritana (HUS) entre el 01/05/2009 y 31/08/2010. Materiales y Método: Estudio de concordancia de pruebas diagnósticas. Donde a través de la recolección de la información a través de un cuestionario sobre identificación de pacientes con diagnóstico presuntivo de coledocolitiasis, resultados serológicos, hallazgos ecográficos de la vía biliar y el reporte de CPRE se realizo un análisis descriptivo de la población, se calcularon los valores de sensibilidad, especificidad y cocientes de probabilidades, además de determinar el grado de concordancia entre las pruebas utilizando los paquetes estadísticos Stata v. 11 (StataCorp; Tx, USA) y SPSS v. 18 (SPSS Inc.; Ill, USA) Dada la evidencia actual ningún indicador utilizado de forma única (historia clínica, ecografía, marcadores serológicos) es capaz de determinar el diagnostico de coledocolitiasis con suficiente precisión, sin embargo en pacientes mayores cuya clínica sugiere patología biliar obstructiva, existen algunos puntos de corte que hacen parte de algoritmos en la literatura, los cuales son una guía para determinar la necesidad de CPRE y se pueden utilizar en nuestra institución

Cirugía abierta como manejo de enfermedad varicosa pélvica

El dolor pélvico crónico es un motivo frecuente de consulta, que está presente hasta en un 40% de las mujeres, y que afecta de manera considerable su calidad de vida. El síndrome de congestión pélvica asociado a varices constituye un factor etiológico de esta patología; sin embargo, existe poca evidencia que describa la eficacia y seguridad de la técnica quirúrgica abierta. Este estudio evalúa los resultados clínicos de la cirugía abierta para el manejo de las várices pélvicas. Metodología: se realizó un estudio descriptivo de corte transversal con 94 pacientes con varices gonadales, sometidas a cirugía abierta. Se evaluaron los hallazgos del método diagnóstico, los hallazgos intraoperatorios, y la evolución post operatoria. Resultados: El 85% de las pacientes presentó reflujo bilateral, y 15% reflujo unilateral. Más del 70% reportó presencia de dolor pélvico mayor a 6 meses, dispareunia, dismenorrea, y síntomas urinarios. Se demostraron diferencias estadísticamente significativas cuando se compararon los diámetros reportados en el dúplex, con los medidos intra operatoriamente, específicamente en las mediciones de la vena gonadal derecha, tanto en pacientes con reflujo unilateral (p=0.022) como bilateral (p= 0.017). El 92% de las pacientes presentó mejoría de los síntomas posterior al tratamiento quirúrgico. Conclusiones: La ligadura de las venas ováricas por cirugía abierta es una alternativa terapéutica para el tratamiento de las várices pélvicas, con resultados que demuestran mejoría sintomática importante. El dúplex constituye un método diagnóstico útil, aunque el diámetro de las venas gonadales puede ser subestimado. Palabras clave: varices gonadales, dolor pélvico crónico, síndrome de congestión, pélvica, cirugía abierta

Coledocolitiasis gigante, factores predictores de éxito, fracaso del manejo endosópico. Hospital de la Samaritana 2009-2011

La prevalencia de coledocolitiasis es de un 10 a 20%. 10-20% tienen coledocolitiasis gigante, es decir presencia de cálculos mayores de 15 mm, aumentando la morbimortalidad por complicaciones. El objetivo principal fue determinar la frecuencia de coledocolitiasis gigante, la presencia de factores predictores del éxito o fracaso del manejo endoscópico. El éxito en el manejo endoscópico está entre 80 y 90%, un 20% requieren cirugía de exploración biliar. Se realizó la búsqueda de las variables utilizando el instrumento para la recolección de la información. Se realizó un análisis univariado y bivariado de las variables medidas y se utilizo STATA versión 10. Como principal resultado, se encontró que la frecuencia de coledocolitiasis gigante en nuestra población fue del 10%, el éxito del manejo endoscopio fue del 89.23% y el factor predictor mas fuerte para el éxito fue el diámetro del cálculo, siendo mayor para cálculos de menos de 19.09 mm. Como conclusión, en nuestro estudio, la frecuencia de coledocolitiasis gigante es cercana a la conocida en la literatura mundial. El manejo endoscópico en nuestro estudio es el pilar en estos casos, teniendo probabilidad de éxito en el manejo que es igual a la publicada en los estudios mundiales, que existe la probabilidad que el tamaño del cálculo mayor a 19 mm de diámetro indique mayor tasa de fracaso y requerimiento de técnicas endoscópicas avanzadas para su éxito. Se requieren estudios, con mayor número de pacientes para determinar la validez estadística de estos resultados.

¿Qué factores inciden en la hospitalización de pacientes con cálculos ureterales menores a 10 mm en Fundación Santa Fe?

Debido a que el 12% de la población tendrá un cálculo en uréter hacia la mitad de su vida y a que las tasas de recurrencia en los que ya lo presentan son del 50% es necesario estudiar esta patología para aproximarse a un manejo adecuado en el servicio de urgencias. La literatura identifica un conjunto de factores que pueden contribuir a un cambio en el manejo médico. Objetivo: El objetivo de este estudio fue determinar los factores demográficos y clínicos asociados a manejo hospitalario en los pacientes con diagnóstico de cálculo ureteral menor de 10 mm. Métodos: Se diseñó un estudio de casos y controles no emparejados. Un caso fue definido como un paciente de 18 o más años con diagnóstico de urolitiasis con cálculo menor a 10 mm realizado por urotac que consultó (por primera vez para ese episodio) al servicio de urgencias de la Fundación Santa Fe de Bogotá entre el 1 de marzo de 2007 y 30 de abril de 2012. Se indagaron factores como edad, sexo, tamaño y localización del cálculo, respuesta a los analgésicos, evidencia de obstrucción e infección urinaria, además de otros antecedentes medicamentosos y clínicos. Se utilizó regresión logística no condicional bivariada y multivariada para evaluar la asociación entre tipo de manejo (hospitalario o ambulatorio) y las variables recolectadas, calculando odds ratio (OR) e intervalos de confianza al 95% (IC95%). Resultados: El riesgo de hospitalización se incrementó con: 1. La localización del cálculo en tercio superior o medio (OR=1.49; IC95%: 0.751-2.966) al comparar con el inferior, 2. El aumento del tamaño del cálculo (OR=1.49; IC95%: 0.751-2.966, por cada milímetro de incremento), y 3: Por la evidencia de obstrucción o infección urinaria y elevación de azoados. Por el contrario, hubo menos riesgo de hospitalización en aquellos pacientes con una respuesta analgésica apropiada en urgencias.

Anàlisi microscòpica de l'esperma ejaculada i de la maduració epididimària dels espermatozoides de Sus domesticus

El present treball analitza la morfologia espermàtica de l'ejaculat de Sus domesticus, la histologia del conducte epididimari i la qualitat de l'esperma epididimari. El material d'estudi prové de mascles reproductors porcins de les races Landrace i Pietrain, sans i sexualment madurs. La metodologia emprada es basa en l'examen al microscopi òptic (camp dar, contrast de fases i contrast interferencial) i al microscopi electrònic (de rastreig i de transmissió). Per a l'anàlisi estadística de les dades s'ha utilitzat el test de la X2 de Pearson (p<0,01). L'estudi de la morfologia espermàtica de l'ejaculat permet distingir diversos tipus de gàmetes que s'han classificat en tres grups: espermatozoides madurs, espermatozoides immadurs i espermatozoides aberrants, així com algunes cèI.lules somàtiques. L'espermatozoide madur de Sus domesticus és un gàmeta típic de mamífer (format per tres parts: cap, peça de connexió i cua) en que destaquen: la forma oval i plana del cap, el desenvolupament d'una protuberància acrosòmica apical en una de les cares del cap i la presencia dels cossos laminars en la peça de connexió. L'espermatozoide immadur es caracteritza per la presencia de la gota citoplasmàtica, el major desenvolupament de la protuberància acrosòmica apical i per la flexibilitat del cap. Els espermatozoides aberrants es descriuen i classifiquen segons la morfologia externa i la morfologia interna, distingint-se una amplia gama de malformacions que afecten les diverses parts de l'espermatozoide. Les cèl·lules somàtiques presents en l'ejaculat ofereixen les característiques pròpies d'un macròfag i se les ha observat englobant espermatozoides immadurs. L'estudi de l'estructura i la ultraestructura de les tres regions anatòmiques de l'epidídim (caput, corpus i cauda) revela que: a) l'epiteli epididimari és pseudoestratificat amb esterocilis, b) cada regió epididimària presenta uns valors característics en relació al diàmetre intern del conducte, a l'alçada de l'epiteli, a la longitud dels esterocilis i al nombre de cèl·lules somàtiques luminals, i c) l'epiteli epididimari esta format per cinc tipus cel·lulars: les cèl·lules principals, les cèl·lules basals, les cèl·lules dares, les cèl·lules estretes i les cèl·lules basòfiles. Dels resultats obtinguts es pot deduir que: a) aquests cinc tipus cel·lulars es distribueixen al llarg del conducte epididimari de forma no homogènia, b) les cèl·lules basals, les cèl·lules principals, les cèI.Iules dares i les cèl·lules estretes són diversos estadis del desenvolupament d'un mateix tipus cel·lular especialitzat en la secreció i reabsorció cel·lular, i c) les cèl·lules basòfiles són les precursores de les cèl·lules somàtiques luminals. La qualitat de l'esperma procedent de les tres regions de l'epidídim ha estat analitzada a partir dels següents paràmetres espermàtics: vitalitat, resistència osmòtica dels acrosomes, estabilitat cefàlica, morfologia, malformacions i aglutinació. La vitalitat espermàtica disminueix progressivament al llarg del conducte epididimari. La resistència osmòtica dels acrosomes s'assoleix en la regió corporal de l'epidídim. L'estabilitat cefàlica dels espermatozoides és més elevada en les dues primeres regions de l'epidídim que en la regió caudal. Cada regió de l'epidídim es caracteritza per una morfologia espermàtica específica: a) el caput es caracteritza per l'elevat percentatge d'espermatozoides immadurs amb gota citoplasmàtica proximal, b) el corpus es caracteritza per l'elevat percentatge d'espermatozoides immadurs amb gota citoplasmàtica distal, i c) el cauda es caracteritza per l'elevat percentatge d'espermatozoides madurs. S'han estudiat les següents malformacions d'origen epididimari: espermatozoides de cua doblegada per l'anell de Jensen (origen en el cauda), espermatozoides de cua enrotllada i espermatozoides de cues fusionades (origen en el corpus). Els espermatozoides perden la capacitat de doblegar la cua per la peça intermèdia a mesura que avancen pel conducte epididimari. L'aglutinació espermàtica tendeix a augmentar progressivament al llarg del conducte epididimari, si bé, no s'han observat variacions significatives en els diversos tipus d'aglutinació. La maduració epididimaria dels espermatozoides de Sus domesticus és un procés lent i complex, i la qualitat de l'ejaculat depèn de que aquesta maduració hagi estat completa. La presencia en l'esperma ejaculat de formes gamètiques pròpies de l'esperma epididimari és un signe d'una incompleta maduració dels espermatozoides; i, pot considerar-se com un paràmetre indicador d'estrés del mascle reproductor, tant més quant més s'assembli a la morfologia espermàtica de la regió cefàlica de l'epidídim.

Estructura i ultraestructura testicular del mascle reproductor porcí (Sus domesticus)

El present treball analitza al microscopi òptic i al microscopi electrònic de transmissió el testicle de Sus domesticus (raça Landrace - varietat anglesa) a partir de mascles reproductors porcins adults i sans. L'objectiu principal de tots els centres d'Inseminació Artificial Porcina i de les Explotacions de Selecció i Multiplicació Porcina és garantir una excel·lent qualitat espermàtica al llarg de la vida reproductiva útil d'un mascle reproductor porcí. Així doncs, un millor coneixement dels patrons estructural i ultraestructural normals del testicle permetrà diagnosticar amb facilitat quina ha estat l'estructura o funció testicular afectada quan s'observa una disminució de la qualitat del semen. Les anàlisis seminals i hormonals són certament crucials en la valoració d'aquests mascles, però, no són totalment informatives de les alteracions testiculars, ja que és necessari conèixer l'organització microscòpica. Diversos estudis sobre testicle han demostrat que els marcadors més sensibles per a l'avaluació de la funció testicular són els següents: (1) la grandària testicular, (2) el gruix i l'organització de la càpsula testicular, (3) el percentatge de túbuls seminífers i de teixit intersticial en el parènquima testicular, (4) el diàmetre dels túbuls seminífers, (5) l'alçada i la composició de cèl·lules germinals de l'epiteli seminífer, (6) el gruix i l'organització de la làmina pròpia i, (7) la morfologia i la grandària de les cèl·lules de Leydig. El primer objectiu concret del present estudi ha estat, per tant, caracteritzar tots aquests paràmetres testiculars en mascles porcins sans i adults. L'organització estructural del testicle i les mesures quantitatives utilitzades com a marcadors no mostren diferències significatives ni entres els mascles porcins (P > 0,01), ni entre el testicle dret i l'esquerre (P > 0,01). Els testicles, de 330,80  16,99 g de pes, estan envoltats per una càpsula, de 2.375,13  246,68 m de gruix, la qual es divideix en tres capes: la túnica vaginalis constitueix l'1,82  0,78 % de la càpsula i està composta per una capa mesotelial externa i una capa interna de teixit conjuntiu dens; la túnica albuginea representa el 37,31  3,27 % i és de teixit conjuntiu dens i, la túnica vasculosa constitueix el 64,24 4,40 % i és de teixit conjuntiu lax. En el parènquima testicular els túbuls seminífers i el teixit intersticial representen el 72,44  2,12 % i el 27,46  2,12 %, respectivament. Els túbuls seminífers, de 226,23  18,08 m de diàmetre, es troben fortament recargolats i empaquetats, i estan compostos per la làmina pròpia i l'epiteli seminífer. La làmina pròpia, de 4-4,5 m de gruix, està formada per la làmina basal i dues capes de cèl·lules peritubulars. L'epiteli seminífer, amb una alçada mitjana de 66,11  10,62 m, és columnar i estratificat amb cèl·lules de Sertoli i diferents generacions d'espermatogònies, espermatòcits i espermàtides. El teixit intersticial és un teixit conjuntiu lax amb abundants cèl·lules de Leydig polièdriques fortament empaquetades (ca. 15 x 12 m). El segon objectiu concret d'aquest estudi ha estat estudiar des del punt de vista morfològic i morfomètric (alçada, longitud, freqüència relativa d'aparició i durada) els estadis del cicle de l'epiteli seminífer en els mascles porcins de la raça Landrace (varietat anglesa), classificats d'acord amb el mètode de la morfologia tubular. Els estadis premeiòtics ( I, II i III) ocupen el 31,9 % del cicle espermatogènic i es caracteritzen, principalment, per la presència de cèl·lules en les fase inicials de la meiosi I. Les primeres etapes de la meiosi I no afecten els paràmetres morfomètrics de l'epiteli seminífer ja que els valors obtinguts per l'alçada de l'epiteli seminífer, la freqüència relativa, la longitud i la durada d'aquests estadis són molt variables. Els estadis meiòtics (IV i V) representen el 16,4 % del cicle espermatogènic i estan constituïts, principlament, per cèl·lules en un estat avançat de la meiosi I i /o cèl·lules en meiosi II. Les últimes fases de la meiosi I i també de la meiosi II tenen lloc ràpidament, la qual cosa resulta en una baixa freqüència relativa d'aparició i, per tant, en una baixa durada dels estadis meiòtics. Els estadis postmeiòtics (VI, VII i VIII) ocupen el 50,6 % del cicle espermatogènic. L'esdeveniment més important que té lloc en aquests estadis és la fase de maduració de l'espermiogènesi. En la fase de maduració, les espermàtides experimenten diverses modificacions morfològiques i estructurals que donen lloc, finalment, als espermatozoides. La complexitat d'aquests processos fa que els estadis postmeiòtics presentin valors més grans de freqüència relativa, longitud i durada. El tercer objectiu concret d'aquest treball ha estat descriure a nivell ultraestructural el procés d'espermiogènesi, i relacionar les transformacions que experimenten les espermàtides en fase d'elongació amb els canvis ultraestructurals que tenen lloc en les diferents cèl·lules que constitueixen el testicle (cèl·lules germinals, de Sertoli i de Leydig, principalment). L'espermiogènesi del mascle porcí de la raça Landrace (varietat anglesa) s'ha dividit en 9 passos que vénen definits per 9 tipus diferents d'espermàtides. Al llarg de l'espermiogènesi no s'observen diferències ultraestructurals significatives (P > 0,01) ni entre els mascles porcins ni entre el testicle esquerre i dret en les cèl·lules que constitueixen el testicle.

Resolució de l'estructura tridimensional de l'helicasa hexamètrica DnaB

Es presenta el model atòmic a 4.5 Å de DnaB, la principal helicasa replicativa bacteriana, d'Aquifex aeolicus. És un anell hexamèric de 100 Å d'amplada i 80 Å d'alçada amb dues capes de simetria diferenciada, la dels dominis N-terminals en C3 i la dels C-terminals propera a C6. El diàmetre central és de 25 Å al llarg d'ambdues capes, principal diferència amb les estructures prèvies, on era 25 Å més estret a la capa N-terminal. L'estretament s'origina pel trencament d'una de les dues superfícies d'interacció entre monòmers N-terminals, cosa que augmenta la flexibilitat del subdomini implicat. Només l'ssDNA pot atravessar l'anell, quan a les estructures prèvies hi podia passar tant ssDNA com dsDNA. L'estructura aquí presentada és més propera a la conformació funcional de DnaB durant la realització de l'activitat helicasa, mentre que les anteriors correspondrien a la forma inactiva o a la conformació capaç de translocar-se sobre dsDNA.

Patch Scale Nest-Site Selection by Marbled Murrelets (Brachyramphus marmoratus)

The Marbled Murrelet (Brachyramphus marmoratus) is a threatened alcid that nests almost exclusively in old-growth forests along the Pacific coast of North America. Nesting habitat has significant economic importance. Murrelet nests are extremely difficult and costly to find, which adds uncertainty to management and conservation planning. Models based on air photo interpretation of forest cover maps or assessments by low-level helicopter flights are currently used to rank presumed Marbled Murrelet nesting habitat quality in British Columbia. These rankings are assumed to correlate with nest usage and murrelet breeding productivity. Our goal was to find the models that best predict Marbled Murrelet nesting habitat in the ground-accessible portion of the two regions studied. We generated Resource Selection Functions (RSF) using logistic regression models of ground-based forest stand variables gathered at plots around 64 nests, located using radio-telemetry, versus 82 random habitat plots. The RSF scores are proportional to the probability of nests occurring in a forest patch. The best models differed somewhat between the two regions, but include both ground variables at the patch scale (0.2-2.0 ha), such as platform tree density, height and trunk diameter of canopy trees and canopy complexity, and landscape scale variables such as elevation, aspect, and slope. Collecting ground-based habitat selection data would not be cost-effective for widespread use in forestry management; air photo interpretation and low-level aerial surveys are much more efficient methods for ranking habitat suitability on a landscape scale. This study provides one method for ground-truthing the remote methods, an essential step made possible using the numerical RSF scores generated herein.

Superovulation and embryo collection in nulliparous Boer goat does immunized against a recombinant ovine alpha-subunit inhibin

With the purpose of eliciting a superovulatory response, 12 adult nulliparous Boer goat does were actively immunized against a recombinant a-subunit of ovine inhibin (roIHN-alpha; two injections of 100 mg 4 weeks apart). Another 12 control Boer goat does were treated with physiological saline and acted as controls. One year later the immunized animals were boostered by the administration of another dose (100 mg) of the immunogen. Following treatment, blood samples were collected twice weekly for the periods of 16 and 12 weeks, respectively, to monitor the inhibin binding ability with the aid of a radio-tracer binding assay. Throughout the experiment, estrus detection was conducted twice daily with the aid of an aproned intact buck. From the first day after treatment to 48 h after standing estrus, ovarian activity was monitored daily by transrectal ultrasonography. On alternate estrous cycles, does were mated and 6 days later flushed transcervically to recover embryos. All goats treated with the roIHN-alpha produced antibodies reactive to the native bovine inhibin tracer-the titre increasing from 2.9 +/- 0.4 to a maximum of 21.9 +/- 2.9% binding after the second injection. The antibody titre gradually subsided over the next 16 weeks. The booster injection restored an elevated antibody titre (11.7 +/- 0.4%), which was maintained until the end of the sampling period 12 weeks later. In the control goats only trace amounts of antibody were recorded throughout the trial. In the roIHN-alpha-immunized goats the number of follicles reaching a diameter of > 4 mm was 14.6 +/- 1.2 per doe. A positive correlation was recorded between the follicle number and antibody titre (r=0.61; P < 0.01). The number of follicles ovulating per doe (6.9 +/- 0.7) followed the same tendency-however, the proportion decreased with increasing follicle numbers. A relatively weak correlation was recorded between the inhibin binding ability and number of ovulations (r=0.27; P < 0.05). In the control goats the majority (92%) of follicles exceeding 4 mm in diameter ovulated (2.5 +/- 0.1 follicles/doe). Embryo collection proved unsatisfactory (42% versus 39% recovery for immunized and control animals, respectively)-presumably because the uterine lumen of the nulliparous does was too narrow to permit effective flushing. In the group of immunized goats the occurrence of short estrous cycles (< 15 days) recorded was 34% versus only 6% in the controls. Overall, immunization of goats against roIHN-alpha led to an almost six-fold increase in number of ovarian follicles, a three-fold increase in ovulations and, despite the low recovery rate, a more than three-fold increase in ova or embryos recovered. It may be concluded that treatment of female goats with roIHN-alpha leads to an inhibin antibody response, accompanied by enhanced ovarian activity. The response was, however, accompanied by a large proportion of retained follicles and a high incidence of short estrous cycles. These problems need to be further investigated before rendering the method fit for application in embryo transfer programs in goats. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.