The influence of Saffman lift force on nanoparticle concentration distribution

The lift force on a spherical nanoparticle near a wall in micro/nanofluidics has not received sufficient attention so far. In this letter the concentration of 200 nm particles is measured at 0.25–2.0 m to a wall in a microchannel with pressure-driven de-ionized water flow pressure gradient 0–2000 kPa/m . The measured data show the influence of the lift force on the nanoparticle concentration distribution. By introducing the Saffman lift force into the Nernst–Planck equation near a wall, we find that the lift force is dominant at the range of 2

Temperature and composition profile during double-track laser cladding of H13 tool steel

Multi-track laser cladding is now applied commercially in a range of industries such as automotive, mining and aerospace due to its diversified potential for material processing. The knowledge of temperature, velocity and composition distribution history is essential for a better understanding of the process and subsequent microstructure evolution and properties. Numerical simulation not only helps to understand the complex physical phenomena and underlying principles involved in this process, but it can also be used in the process prediction and system control. The double-track coaxial laser cladding with H13 tool steel powder injection is simulated using a comprehensive three-dimensional model, based on the mass, momentum, energy conservation and solute transport equation. Some important physical phenomena, such as heat transfer, phase changes, mass addition and fluid flow, are taken into account in the calculation. The physical properties for a mixture of solid and liquid phase are defined by treating it as a continuum media. The velocity of the laser beam during the transition between two tracks is considered. The evolution of temperature and composition of different monitoring locations is simulated.

Single cell proteomics microchip to profile immune function, with applications in stem cell biology, translational disease mechanism study and clinical therapeutics monitoring

In response to infection or tissue dysfunction, immune cells develop into highly heterogeneous repertoires with diverse functions. Capturing the full spectrum of these functions requires analysis of large numbers of effector molecules from single cells. However, currently only 3-5 functional proteins can be measured from single cells. We developed a single cell functional proteomics approach that integrates a microchip platform with multiplex cell purification. This approach can quantitate 20 proteins from >5,000 phenotypically pure single cells simultaneously. With a 1-million fold miniaturization, the system can detect down to ~100 molecules and requires only ~104 cells. Single cell functional proteomic analysis finds broad applications in basic, translational and clinical studies. In the three studies conducted, it yielded critical insights for understanding clinical cancer immunotherapy, inflammatory bowel disease (IBD) mechanism and hematopoietic stem cell (HSC) biology.

To study phenotypically defined cell populations, single cell barcode microchips were coupled with upstream multiplex cell purification based on up to 11 parameters. Statistical algorithms were developed to process and model the high dimensional readouts. This analysis evaluates rare cells and is versatile for various cells and proteins. (1) We conducted an immune monitoring study of a phase 2 cancer cellular immunotherapy clinical trial that used T-cell receptor (TCR) transgenic T cells as major therapeutics to treat metastatic melanoma. We evaluated the functional proteome of 4 antigen-specific, phenotypically defined T cell populations from peripheral blood of 3 patients across 8 time points. (2) Natural killer (NK) cells can play a protective role in chronic inflammation and their surface receptor – killer immunoglobulin-like receptor (KIR) – has been identified as a risk factor of IBD. We compared the functional behavior of NK cells that had differential KIR expressions. These NK cells were retrieved from the blood of 12 patients with different genetic backgrounds. (3) HSCs are the progenitors of immune cells and are thought to have no immediate functional capacity against pathogen. However, recent studies identified expression of Toll-like receptors (TLRs) on HSCs. We studied the functional capacity of HSCs upon TLR activation. The comparison of HSCs from wild-type mice against those from genetics knock-out mouse models elucidates the responding signaling pathway.

In all three cases, we observed profound functional heterogeneity within phenotypically defined cells. Polyfunctional cells that conduct multiple functions also produce those proteins in large amounts. They dominate the immune response. In the cancer immunotherapy, the strong cytotoxic and antitumor functions from transgenic TCR T cells contributed to a ~30% tumor reduction immediately after the therapy. However, this infused immune response disappeared within 2-3 weeks. Later on, some patients gained a second antitumor response, consisted of the emergence of endogenous antitumor cytotoxic T cells and their production of multiple antitumor functions. These patients showed more effective long-term tumor control. In the IBD mechanism study, we noticed that, compared with others, NK cells expressing KIR2DL3 receptor secreted a large array of effector proteins, such as TNF-α, CCLs and CXCLs. The functions from these cells regulated disease-contributing cells and protected host tissues. Their existence correlated with IBD disease susceptibility. In the HSC study, the HSCs exhibited functional capacity by producing TNF-α, IL-6 and GM-CSF. TLR stimulation activated the NF-κB signaling in HSCs. Single cell functional proteome contains rich information that is independent from the genome and transcriptome. In all three cases, functional proteomic evaluation uncovered critical biological insights that would not be resolved otherwise. The integrated single cell functional proteomic analysis constructed a detail kinetic picture of the immune response that took place during the clinical cancer immunotherapy. It revealed concrete functional evidence that connected genetics to IBD disease susceptibility. Further, it provided predictors that correlated with clinical responses and pathogenic outcomes.

Regulação endócrina de curto prazo de hormônios relacionados à fome em mulheres obesas que apresentam episódios de compulsão alimentar

A compulsão alimentar está associada a diversas doenças, entre elas, a obesidade.Com o intuito de pesquisar a diferença hormonal ligada ao controle da fome e da saciedade associada ao episódio de compulsão alimentar (ECA), avaliou-se a concentração sérica dos hormônios que regulam este processo em mulheres adultas. Métodos: O estudo experimental foi composto de 3 grupos (n=23), sendo: grupo Eutrófico (GE;n=8), grupo obeso sem ECA (GO;n=7) e obesas com ECA (ECA;n=8). Todas as mulheres que participaram do estudo freqüentavam os serviços de saúde da Policlínica Piquet Carneiro. Foram dosados os hormônios: Grelina Total, Glucagon, Adiponectina, Amilina, Peptídeo C, GLP-1, Insulina e Leptina séricos nos tempos: jejum, 15 e 60 minutos após a ingestão da refeição fornecida. As refeições ingeridas foram controladas em energia, 55% carboidratos, 15% proteínas, 30% lipídios. Os dados foram analisados como valores médios por grupo em software SAS, considerando p<0,05. Resultados: A idade das mulheres estudadas variou de 32 a 50 anos. A concentração de adiponectina encontrada, que é inversamente proporcional a adiposidade, foi significativamente menor no grupo ECA em relação aos demais grupos (p=0,01). Em relação à leptina, o grupo GO apresentou concentração maior em relação aos demais grupos (p<0,0001). Já, a concentração de grelina encontrada foi significativamente menor no grupo ECA em relação aos demais grupos (p=0,02). Foram encontradas concentrações significativamente maiores de insulina no grupo GO em relação aos demais grupos (p=0,04). A concentração de amilina encontrada foi significativamente maior no grupo GO em relação aos outros grupos (p=0,01). A concentração de GLP-1 encontrada no grupo GO foi maior em média, porém esta diferença não foi estatisticamente significativa entre os grupos (p=0,25). A concentração de Peptídeo C encontrada no grupo GO foi maior em relação aos outros grupos (p=0,003). Apesar da concentração de Glucagon no grupo ECA ser maior em relação aos demais grupos, estes valores não eram diferentes estatisticamente (p=0,13). Nossos achados mostraram que obesas ECA tem perfil hormonal diferente de obesas sem ECA. A baixa concentração de grelina do grupo de obesas ECA e a alta concentração de insulina, peptídeo C e amilina nas obesas com e sem ECA pode estar relacionado com o aumento da ingestão alimentar e com o desequilíbrio energético.

Conduction through thin titanium dioxide films

Conduction through TiO₂ films of thickness 100 to 450 Å have been investigated. The samples were prepared by either anodization of Ti evaporation of TiO₂, with Au or Al evaporated for contacts. The anodized samples exhibited considerable hysteresis due to electrical forming, however it was possible to avoid this problem with the evaporated samples from which complete sets of experimental results were obtained and used in the analysis. Electrical measurements included: the dependence of current and capacitance on dc voltage and temperature; the dependence of capacitance and conductance on frequency and temperature; and transient measurements of current and capacitance. A thick (3000 Å) evaporated TiO₂ film was used for measuring the dielectric constant (27.5) and the optical dispersion, the latter being similar to that for rutile. An electron transmission diffraction pattern of a evaporated film indicated an essentially amorphous structure with a short range order that could be related to rutile. Photoresponse measurements indicated the same band gap of about 3 ev for anodized and evaporated films and reduced rutile crystals and gave the barrier energies at the contacts.

The results are interpreted in a self consistent manner by considering the effect of a large impurity concentration in the films and a correspondingly large ionic space charge. The resulting potential profile in the oxide film leads to a thermally assisted tunneling process between the contacts and the interior of the oxide. A general relation is derived for the steady state current through structures of this kind. This in turn is expressed quantitatively for each of two possible limiting types of impurity distributions, where one type gives barriers of an exponential shape and leads to quantitative predictions in c lose agreement with the experimental results. For films somewhat greater than 100 Å, the theory is formulated essentially in terms of only the independently measured barrier energies and a characteristic parameter of the oxide that depends primarily on the maximum impurity concentration at the contacts. A single value of this parameter gives consistent agreement with the experimentally observed dependence of both current and capacitance on dc voltage and temperature, with the maximum impurity concentration found to be approximately the saturation concentration quoted for rutile. This explains the relative insensitivity of the electrical properties of the films on the exact conditions of formation.

How do we raise the profile of ponds?

This article arises from the 1998 Ponds Conference organised by Pond Action. A workshop entitled "How do we raise the profile of ponds?" was held on the first evening of the conference, taking the form of three syndicate groups each tackling one of the following three issues: How to get volunteers and the community involved with ponds; raising the profile of ponds within the government sector; and raising the profile of ponds with scientists. It is clear that, as scientists, our understanding of ponds is not great. However, some progress has been made in understanding the rare species that are likely to occur in them. A great deal more scientific research is required to understand the nature, diversity, distribution, formative processes and wise management options for ponds. However, perhaps of equal or even greater importance is the need for scientists and pond managers to understand the broader values that people across society hold about ponds.

Enhanced Thermoelectric Performance at the Superionic Phase Transitions of Mixed Ion-Electron Conducting Materials

The quality of a thermoelectric material is judged by the size of its temperature de- pendent thermoeletric-figure-of-merit (zT ). Superionic materials, particularly Zn₄Sb₃ and Cu₂Se, are of current interest for the high zT and low thermal conductivity of their disordered, superionic phase. In this work it is reported that the super-ionic materials Ag₂Se, Cu₂Se and Cu_1.97Ag_0.03Se show enhanced zT in their ordered, normal ion-conducting phases. The zT of Ag₂Se is increased by 30% in its ordered phase as compared to its disordered phase, as measured just below and above its first order phase transition. The zT ’s of Cu₂Se and Cu_1.97Ag_0.03Se both increase by more than 100% over a 30 K temperatures range just below their super-ionic phase transitions. The peak zT of Cu₂Se is 0.7 at 406 K and of Cu_1.97Ag_0.03Se is 1.0 at 400 K. In all three materials these enhancements are due to anomalous increases in their Seebeck coefficients, beyond that predicted by carrier concentration measurements and band structure modeling. As the Seebeck coefficient is the entropy transported per carrier, this suggests that there is an additional quantity of entropy co-transported with charge carriers. Such co-transport has been previously observed via co-transport of vibrational entropy in bipolaron conductors and spin-state entropy in Na_xCo₂O₄. The correlation of the temperature profile of the increases in each material with the nature of their phase transitions indicates that the entropy is associated with the thermodynamcis of ion-ordering. This suggests a new mechanism by which high thermoelectric performance may be understood and engineered.

Associação entre periodontite crônica e marcadores de risco para doença cardiovascular

Pesquisas recentes têm demonstrado que a periodontite pode modificar a concentração sanguínea de uma série de tipos celulares e substâncias bioquímicas, que são considerados fatores de risco para doenças cardiovasculares. Este trabalho tem como objetivo avaliar a associação entre a periodontite crônica e marcadores de risco para doença cardiovascular. No Estudo I foram examinados 100 pacientes aparentemente saudáveis sistemicamente, sendo 66 portadores de periodontite crônica e 34 pacientes controle, sem doença periodontal. Exames periodontais e exames sanguíneos foram realizados, e obtidas as espessuras das camadas íntima-média (IMT) da artéria carótida. No Estudo II, 66 pacientes participantes do Estudo I, diagnosticados com periodontite crônica, foram aleatoriamente submetidos a tratamento periodontal imediato (Grupo Teste, n=33) ou tratamento periodontal retardado (Grupo Controle, n=33). Os dados colhidos no Estudo I foram registrados como pré-tratamento (T0). Novos exames clínicos periodontais e laboratoriais foram realizados no período de 2 meses (T2) e 6 meses (T6) após os exames iniciais (Grupo Controle) ou conclusão do tratamento periodontal (Grupo Teste). Os dados colhidos foram analisados através de testes estatísticos. Os resultados mostraram que pacientes com periodontite crônica quando comparados ao grupo controle, apresentaram valores médios significativamente mais elevados na contagem total de hemácias (p<0,001), hemoglobina (p<0,001), hematócrito (p<0,001), contagem de plaquetas (p=0,019), velocidade de hemossedimentação (p<0,001), proteína C-reativa (p<0,001). Os níveis de HDL-colesterol foram significativamente mais baixos nos pacientes com periodontite crônica quando comparados ao grupo controle (p<0,001). As camadas íntima-média da parede da artéria carótida esquerda foram significativamente mais espessas nos pacientes com periodontite crônica quando comparados ao grupo controle (p=0,049). Os indíviduos com periodontite crônica também apresentaram 3,26 vezes mais chances de possuir Síndrome Metabólica do que aqueles indivíduos que não possuem doença peridontal (IC 95%: 1,8-5,9). No Estudo II, quando comparados os valores médios dos dados hematológicos após tratamento, no grupo teste, foi possível observar melhora estatisticamente significativa, entre T0/T2, dos valores de VHS e triglicerídeos (p=0,002; p=0,004; respectivamente). Redução nos valores médios da contagem total de leucócitos, VHS, CRP, transaminase glutâmico pirúvica, colesterol total e triglicerídeos, entre T0/T6, foi verificada no grupo teste pós-tratamento (p=0,028; p<0,001; p<0,001; p=0,010; p<0,001; p=0,015, respectivamente). Os resultados indicaram que a periodontite crônica severa está associada com níveis elevados de marcadores da inflamação e trombogênese, além de alterações no perfil lipídico em indivíduos sistemicamente saudáveis, podendo atuar como possível fator de risco para as doenças cardiovasculares. O tratamento periodontal não-cirúrgico mostrou-se eficaz na redução dos níveis dos marcadores sistêmicos da inflamação e na melhora do perfil lipídico em indivíduos com doença periodontal severa, consequentemente, reduzindo o risco de doenças cardiovasculares.

Monitoramento microbiológico e físico-químico de tanques de armazenamento de óleo e água

A injeção da água do mar nos campos marítimos (offshore), processo este conhecido como recuperação secundária de petróleo, gera muitos resíduos e efluentes. Dentre estes, pode-se destacar a água produzida, que consiste de água de formação, água naturalmente presente na formação geológica do reservatório de petróleo, e água de injeção, aquela normalmente injetada no reservatório para aumento de produção. Sete tanques de armazenamento de água/óleo de um terminal foram monitorados quanto à presença de micro-organismos e teores de sulfato, sulfeto, pH e condutividade. Particularmente, as bactérias redutoras de sulfato (BRS), que agem às expensas da atividade de outras espécies, reduzindo sulfato à sulfeto, constituindo-se num problema-chave. Os tanques de óleo codificados como Verde, Ciano, Roxo, Cinza, Vermelho, Amarelo e Azul, apresentaram comportamentos distintos quanto aos parâmetros microbiológicos e físico-químicos. Após este monitoramento, de acordo com valores referência adotados, e levando-se em conta como principais parâmetros classificatórios concentrações de BRS, bactérias anaeróbias totais e sulfeto, os dois tanques considerados mais limpos do monitoramento foram os tanques roxo e ciano. Analogamente, por apresentarem os piores desempenhos frente aos três principais parâmetros, os tanques amarelo e cinza foram considerados os mais sujos de todo o monitoramento. Após esta segregação, esses três principais parâmetros, mais a concentração de sulfato, foram inter-relacionados a fim de se corroborar esta classificação. Foi possível observar que o sulfeto instantâneo não foi o parâmetro mais adequado para se avaliar o potencial metabólico de uma amostra. Por este motivo, foram verificados os perfis metabólicos das BRS presentes nas amostras, confirmando a segregação dos tanques, baseada em parâmetros em batelada

Citotoxicidade e genotoxicidade do Listerine em culturas de Escherichia coli e plamídios

A utilização de testes de biocompatibilidade de materiais odontológicos é necessária para avaliar a segurança dos mesmos. Listerine é um enxaguatório comercial usado para a prevenção e tratamento da gengivite. O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos citotóxico e genotóxico do Listerine em culturas de Escherichia coli e plasmídios. Na avaliação da citotoxicidade, culturas de E. coli AB1157 e BW9091 foram incubadas com Listerine (10, 50 e 100%) e o crescimento acompanhado pela densidade óptica (DO) em 600nm por 7 horas(h). Para avaliar a sobrevivência, culturas de E. coli AB1157, em fase exponencial, foram centrifugadas, ressuspensas em solução salina (NaCl 0,9%) e incubadas (1h, 37C) com Listerine (10, 50, 100%, 1h, 37 C). Alíquotas foram semeadas em placas de Petri contendo meio nutritivo nos tempos 0, 30 e 60 minutos e armazenadas em estufa bacteriológica (18h, 37 C). As unidades formadoras de colônias contadas e as frações de sobrevivência (FS) calculadas. Como controles, culturas tratadas salina ou etanol (21,6%). Para genotoxicidade, plasmídios pBSK foram incubados com Listerine (10, 50 e 100%) e com etanol (2,16%, 10,8% e 21,6%), associados ou não ao SnCl2(200g/mL, 30 minutos, temperatura ambiente), realizada eletroforese em gel de agarose (0,8%, 8V/cm), observados por transiluminação UV e obtido o percentual da forma superespiralada (%SE). Os resultados indicam que o enxaguatório Listerine foi capaz de inibir o crescimento bacteriano de culturas de E. coli na maior concentração utilizada. O enxaguatório, na maior concentração, diminuiu a sobrevivência das culturas bacterianas testadas. Listerine não modificou o perfil eletroforético do plasmídios, indicando ausência de efeito genotóxico e também foi capaz de proteger os plamídios da ação do SnCl2. Além disso, o etanol, na mesma concentração presente no Listerine, não alterou o perfil eletroforético dos plasmídios, sendo capaz de protegê-lo da ação do SnCl2. Os resultados indicaram que o Listerine apresentou efeito citotóxico em culturas de E. coli e ausência de potencial genotóxico em plamídios, sendo capaz de protegê-los, bem como o etanol, dos efeitos genotóxicos do SnCl2.

Profile soundings in lakes of the younger morainal area of Sleswick-Holstein with a sediment-echo-sounder of 30 kHz [Translation from: Wass.Boden 26, 135-138, 1974]

To be able to carry out physical, chemical and biological investigations on a lake, one needs a thorough knowledge of the volume of water and the shape of the lake basin. Little is known about the about the morphology of the lakes in Schleswig-Holstein and its ecological consequences. For this research a 30 KHz echo sounder with sediment transceiver was used to carry out profile determinations (echo soundings). This apparatus continuously records on paper the different reflexions and absorptions of the sediment and water body in the corresponding depth. By this, acoustically noticeable layers and different densities in the sediment and 'scattering layers' in the water body due to physical, chemical and biological reasons (e.g. plans and single fish) are made visible. Result are summarised here regarding the echo soundings in Blunker See.

The effect of oxygen concentration in water on the growth and nitrogen metabolism in the fry of rainbow trout [Translation from: Rybnoe Khoziaistvo,V.33, 74-75, 1957]

To ascertain the effect of various concentrations of oxygen in water on the fry of rainbow trout experiments were made with aquaria at various concentrations of oxygen. The food supplied was chironomid larvae (Chironomus plumosus). A surplus of food was supplied to the fry. Indices are given of the reaction of the fry to different temperatures.