Nonlinearity Induced Entanglement Stability in a Qubit-Oscillator System

We consider a system composed of a qubit interacting with a quartic (undriven) nonlinear oscillator (NLO) through a conditional displacement Hamiltonian. We show that even a modest nonlinearity can enhance and stabilize the quantum entanglement dynamically generated between the qubit and the NLO. In contrast to the linear case, in which the entanglement is known to oscillate periodically between zero and its maximal value, the nonlinearity suppresses the dynamical decay of the entanglement once it is established. While the entanglement generation is due to the conditional displacements, as noted in several works before, the suppression of its decay is related to the presence of squeezing and other complex processes induced by two- and four-phonon interactions. Finally, we solve the respective Markovian master equation, showing that the previous features are preserved also when the system is open.

Relative Biological Effectiveness Variation Along Monoenergetic and Modulated Bragg Peaks of a 62-MeV Therapeutic Proton Beam: A Preclinical Assessment

iological optimization of proton therapy critically depends on detailed evaluation of relative biological effectiveness (RBE) variations along the Bragg curve. The clinically accepted RBE value of 1.1 is an oversimplification, which disregards the steep rise of linear energy transfer (LET) at the distal end of the spread-out Bragg peak. We observed significant cell killing RBE variations dependent on beam modulation, intrinsic radiosensitivity, and LET in agreement with the LEM predicted values, indicating dose-averaged LET as a suitable parameter for biological effectiveness. Data have also been used to validate a RBE parameterized model.

The PREDICTS database: a global database of how local terrestrial biodiversity responds to human impacts

Biodiversity continues to decline in the face of increasing anthropogenic pressures such as habitat destruction, exploitation, pollution and introduction of alien species. Existing global databases of species' threat status or population time series are dominated by charismatic species. The collation of datasets with broad taxonomic and biogeographic extents, and that support computation of a range of biodiversity indicators, is necessary to enable better understanding of historical declines and to project - and avert - future declines. We describe and assess a new database of more than 1.6 million samples from 78 countries representing over 28,000 species, collated from existing spatial comparisons of local-scale biodiversity exposed to different intensities and types of anthropogenic pressures, from terrestrial sites around the world. The database contains measurements taken in 208 (of 814) ecoregions, 13 (of 14) biomes, 25 (of 35) biodiversity hotspots and 16 (of 17) megadiverse countries. The database contains more than 1% of the total number of all species described, and more than 1% of the described species within many taxonomic groups - including flowering plants, gymnosperms, birds, mammals, reptiles, amphibians, beetles, lepidopterans and hymenopterans. The dataset, which is still being added to, is therefore already considerably larger and more representative than those used by previous quantitative models of biodiversity trends and responses. The database is being assembled as part of the PREDICTS project (Projecting Responses of Ecological Diversity In Changing Terrestrial Systems - http://www.predicts.org.uk). We make site-level summary data available alongside this article. The full database will be publicly available in 2015.

Generation of replication-proficient influenza virus NS1 point mutants with interferon-hyperinducer phenotype

The NS1 protein of influenza A viruses is the dedicated viral interferon (IFN)-antagonist. Viruses lacking NS1 protein expression cannot multiply in normal cells but are viable in cells deficient in their ability to produce or respond to IFN. Here we report an unbiased mutagenesis approach to identify positions in the influenza A NS1 protein that modulate the IFN response upon infection. A random library of virus ribonucleoproteins containing circa 40 000 point mutants in NS1 were transferred to infectious virus and amplified in MDCK cells unable to respond to interferon. Viruses that activated the interferon (IFN) response were subsequently selected by their ability to induce expression of green-fluorescent protein (GFP) following infection of A549 cells bearing an IFN promoter-dependent GFP gene. Using this approach we isolated individual mutant viruses that replicate to high titers in IFN-compromised cells but, compared to wild type viruses, induced higher levels of IFN in IFN-competent cells and had a reduced capacity to counteract exogenous IFN. Most of these viruses contained not previously reported NS1 mutations within either the RNA-binding domain, the effector domain or the linker region between them. These results indicate that subtle alterations in NS1 can reduce its effectiveness as an IFN antagonist without affecting the intrinsic capacity of the virus to multiply. The general approach reported here may facilitate the generation of replication-proficient, IFN-inducing virus mutants, that potentially could be developed as attenuated vaccines against a variety of viruses.

An unbiased genetic screen reveals the polygenic nature of the influenza virus anti-interferon response

UNLABELLED: Influenza A viruses counteract the cellular innate immune response at several steps, including blocking RIG I-dependent activation of interferon (IFN) transcription, interferon (IFN)-dependent upregulation of IFN-stimulated genes (ISGs), and the activity of various ISG products; the multifunctional NS1 protein is responsible for most of these activities. To determine the importance of other viral genes in the interplay between the virus and the host IFN response, we characterized populations and selected mutants of wild-type viruses selected by passage through non-IFN-responsive cells. We reasoned that, by allowing replication to occur in the absence of the selection pressure exerted by IFN, the virus could mutate at positions that would normally be restricted and could thus find new optimal sequence solutions. Deep sequencing of selected virus populations and individual virus mutants indicated that nonsynonymous mutations occurred at many phylogenetically conserved positions in nearly all virus genes. Most individual mutants selected for further characterization induced IFN and ISGs and were unable to counteract the effects of exogenous IFN, yet only one contained a mutation in NS1. The relevance of these mutations for the virus phenotype was verified by reverse genetics. Of note, several virus mutants expressing intact NS1 proteins exhibited alterations in the M1/M2 proteins and accumulated large amounts of deleted genomic RNAs but nonetheless replicated to high titers. This suggests that the overproduction of IFN inducers by these viruses can override NS1-mediated IFN modulation. Altogether, the results suggest that influenza viruses replicating in IFN-competent cells have tuned their complete genomes to evade the cellular innate immune system and that serial replication in non-IFN-responsive cells allows the virus to relax from these constraints and find a new genome consensus within its sequence space.

IMPORTANCE: In natural virus infections, the production of interferons leads to an antiviral state in cells that effectively limits virus replication. The interferon response places considerable selection pressure on viruses, and they have evolved a variety of ways to evade it. Although the influenza virus NS1 protein is a powerful interferon antagonist, the contributions of other viral genes to interferon evasion have not been well characterized. Here, we examined the effects of alleviating the selection pressure exerted by interferon by serially passaging influenza viruses in cells unable to respond to interferon. Viruses that grew to high titers had mutations at many normally conserved positions in nearly all genes and were not restricted to the NS1 gene. Our results demonstrate that influenza viruses have fine-tuned their entire genomes to evade the interferon response, and by removing interferon-mediated constraints, viruses can mutate at genome positions normally restricted by the interferon response.

Glucocorticoid receptor and Klf4 co-regulate anti-inflammatory genes in keratinocytes

The glucocorticoid (GC) receptor (GR) and Kruppel-like factor Klf4 are transcription factors that play major roles in skin homeostasis. However, whether these transcription factors cooperate in binding genomic regulatory regions in epidermal keratinocytes was not known. Here, we show that in dexamethasone-treated keratinocytes GR and Klf4 are recruited to genomic regions containing adjacent GR and KLF binding motifs to control transcription of the anti-inflammatory genes Tsc22d3 and Zfp36. GR- and Klf4 loss of function experiments showed total GR but partial Klf4 requirement for full gene induction in response to dexamethasone. In wild type keratinocytes induced to differentiate, GR and Klf4 protein expression increased concomitant with Tsc22d3 and Zfp36 up-regulation. In contrast, GR-deficient cells failed to differentiate or fully induce Klf4, Tsc22d3 and Zfp36 correlating with increased expression of the epithelium-specific Trp63, a known transcriptional repressor of Klf4. The identified transcriptional cooperation between GR and Klf4 may determine cell-type specific regulation and have implications for developing therapies for skin diseases.

Genome Expression Profiling-Based Identification and Administration Efficacy of Host-Directed Antimicrobial Drugs against Respiratory Infection by Nontypeable Haemophilus influenzae

Therapies that are safe, effective, and not vulnerable to developing resistance are highly desirable to counteract bacterial infections. Host-directed therapeutics is an antimicrobial approach alternative to conventional antibiotics based on perturbing host pathways subverted by pathogens during their life cycle by using host-directed drugs. In this study, we identified and evaluated the efficacy of a panel of host-directed drugs against respiratory infection by nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi). NTHi is an opportunistic pathogen that is an important cause of exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease (COPD). We screened for host genes differentially expressed upon infection by the clinical isolate NTHi375 by analyzing cell whole-genome expression profiling and identified a repertoire of host target candidates that were pharmacologically modulated. Based on the proposed relationship between NTHi intracellular location and persistence, we hypothesized that drugs perturbing host pathways used by NTHi to enter epithelial cells could have antimicrobial potential against NTHi infection. Interfering drugs were tested for their effects on bacterial and cellular viability, on NTHi-epithelial cell interplay, and on mouse pulmonary infection. Glucocorticoids and statins lacked in vitro and/or in vivo efficacy. Conversely, the sirtuin-1 activator resveratrol showed a bactericidal effect against NTHi, and the PDE4 inhibitor rolipram showed therapeutic efficacy by lowering NTHi375 counts intracellularly and in the lungs of infected mice. PDE4 inhibition is currently prescribed in COPD, and resveratrol is an attractive geroprotector for COPD treatment. Together, these results expand our knowledge of NTHi-triggered host subversion and frame the antimicrobial potential of rolipram and resveratrol against NTHi respiratory infection.

Unloading or not unloading? Sheep welfare implication of rest stop at control post after a 29h transport

In Europe, maximum journey time for transported sheep is set at 29. h (EC Regulation 1/2005), after which animals must be unloaded, fed and watered in control posts stopping for 24. h, as all other species, before continuing their journey. The industry considers these resting times too general, not taking into account the peculiar differences between species or age classes. Also, loading and unloading have been reported to be detrimental for the animals. Therefore, the industry pushes to reduce the times at control post and avoid unloading the animals from the truck. Since there is little information concerning the effect of resting in a stationary truck after long journeys, the present study aims to evaluate the effect of an 8. h rest stop on the truck for transported ewes compared to being unloaded for resting in a control post for the same amount of time, considering physiological and behavioural measures. Two groups of ewes were transported for 29. h, after which one was unloaded and housed in a pen (P) at the control post while the other was left inside the truck (T). After 8. h stop, a further 6. h travel was headed to the farm of origin. A third group (C) stayed at the farm as control. During the stop, standing, resting, moving and eating behaviour of all groups was recorded. Blood parameters, salivary and faecal cortisol were assessed at different stages. The behaviour of P animals during the resting period was more similar to C than to T ones, where feeding and lying behaviours were restricted by the limited space allowance on the truck. After returning to the farm of origin, both T and P animals showed different parameters' levels as compared to C. P ewes showed a mean loss weight of 2. kg not recorded in group T and showed higher signs of muscular damage compared to C group. It was concluded that, with so short resting times as 8. h, there is no clear advantages in terms of animal welfare for avoiding the unloading and loading of the animals in the control post after long journeys.

Introducing the CTA concept

The Cherenkov Telescope Array (CTA) is a new observatory for very high-energy (VHE) gamma rays. CTA has ambitions science goals, for which it is necessary to achieve full-sky coverage, to improve the sensitivity by about an order of magnitude, to span about four decades of energy, from a few tens of GeV to above 100 TeV with enhanced angular and energy resolutions over existing VHE gamma-ray observatories. An international collaboration has formed with more than 1000 members from 27 countries in Europe, Asia, Africa and North and South America. In 2010 the CTA Consortium completed a Design Study and started a three-year Preparatory Phase which leads to production readiness of CTA in 2014. In this paper we introduce the science goals and the concept of CTA, and provide an overview of the project. © 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Tracing coastal organic enrichment: stable isotopes and biotic indices

Neste trabalho foi efectuada uma avaliação integrada usando descritores sedimentares e biológicos ao nível da espécie e da comunidade e índices bióticos de síntese para o traçamento do enriquecimento orgânico numa região, com características dispersivas, da costa Oeste de Portugal. Na área estudada existem gradientes ambientais e biológicos relacionados com a heterogeneidade da paisagem sedimentar, a qual inclui sedimentos desde areias finas limpas a vasas. Contudo, na área próxima do emissário, esta paisagem é mais homogénea e constituída por areia fina com baixo teor em finos. Nesta região, alguns dos descritores estudados deram uma indicação coerente de alterações ambientais associadas ao enriquecimento orgânico. O potencial de oxidação - redução mostrou valores negativos até 250 m do emissário, o que indicia que a degradação da matéria orgânica que entra no sistema cria condições reduzidas no sedimento. Os isótopos estáveis de carbono e azoto no sedimento diferenciam a área mais próxima do emissário, que apresenta uma depleção de acordo com uma origem terrestre da matéria orgânica naquela parte da plataforma. Uma imagem similar foi obtida pela análise dos isótopos estáveis na macrofauna que diagnosticou a origem terrestre da matéria orgânica consumida. A composição específica e a abundância das comunidades bentónicas também são significativamente diferentes junto ao emissário, onde são dominadas por espécies oportunistas, tolerantes ao enriquecimento orgânico. No entanto, os índices bióticos em validação no âmbito da implementação da Directiva Quadro da Água, não foram eficientes a mostrar as alterações bentónicas associadas ao enriquecimento orgânico apesar de alguns índices se basearem nos limiares de tolerância/sensibilidade a este tipo de perturbação. Apesar deste caso de estudo reflectir um enriquecimento orgânico moderado, uma vez que não foram detectadas alterações sedimentares ou acumulação de matéria orgânica, nem um significativo empobrecimento das comunidades biológicas junto ao emissário, a análise ao nível dos índices bióticos de síntese pode levar à perda de informação essencial e, portanto, prejudicar a nossa capacidade de diagnóstico devendo ser usados com cuidado. A análise do conjunto de dados da composição específica forneceu uma imagem mais precisa da perturbação ambiental e descritores específicos, tais como os isótopos estáveis, permitiram uma melhor compreensão da extensão espacial do enriquecimento orgânico.

Internal curing in cement-based materials

O desenvolvimento de betões de elevado desempenho, durante o início da década de 80, revelou que este tipo particular de materiais com base em cimento é susceptível a problemas de cura. São bem conhecidos os efeitos dos fenómenos autogéneos em sistemas de elevado desempenho com base em cimento, nomeadamente a fissuração em idade jovem. Esta é, aliás vista como a maior limitação no desenvolvimento de novos materiais com durabilidade superior. Desenvolvimentos recentes de métodos de cura interna provaram ser uma boa estratégia de mitigação dos efeitos da auto-dissecação destes sistemas, onde a presente tese ganha o seu espaço no tempo. Este estudo centra-se essencialmente em sistemas de elevado desempenho com base em cimento com cura interna através de partículas superabsorventes, dando particular importância à alteração de volume em idade jovem. Da análise mais aprofundada deste método, resultam algumas limitações na sua aplicabilidade, especialmente em sistemas modificados com sílica de fumo. Conclui-se que a natureza física e química dos polímeros superabsorventes pode afectar significativamente a eficiência da cura interna. Em adição, os mecanismos de cura interna são discutidos mais profundamente, sendo que para além dos mecanismos baseados em fenómenos físicos e químicos, parecem existir efeitos mecânicos significativos. Várias técnicas foram utilizadas durante o decorrer desta investigação, com o objectivo, para além da caracterização de certas propriedades dos materiais, de perseguir as questões deixadas em aberto pela comunidade internacional, relativamente aos mecanismos que fundamentam a explicação dos fenómenos autogéneos. Como exemplo, são apresentados os estudos sobre hidratação dos sistemas para avaliação do problema numa escala microscópica, em vez de macroscópica. Uma nova técnica de cura interna emerge da investigação, baseada na utilização de agregados finos como veiculo para mitigar parcialmente a retracção autogénea. Até aqui, esta técnica não encontra par em investigação anterior, mas a extensão da cura interna ou a eficácia na mitigação baseada neste conceito encontra algumas limitações. A significância desta técnica em prevenir a micro fissuração é um aspecto que está ainda em aberto, mas pode concluir-se que os agregados finos podem ser benéficos na redução dos efeitos da restrição localizada no sistema, reduzindo o risco de micro fissuração. A utilização combinada de partículas finas de agregado e polímeros super absorventes pode ter como consequência betão sem microfissuração, ou pelo menos com nanofissuração.

O burlesco e o satírico na obra de Marcial e Juvenal

A presente dissertação assenta na análise comparativa da obra de Marcial e Juvenal e tem como principais objectivos evidenciar a natureza burlesca e satírica que lhes assiste, assim como a (a)temporalidade e o alcance pedagógico-didáctico que as suas palavras comportam. Neste sentido, a análise tomou como matéria a abordagem que ambos fazem de temáticas comuns, no âmbito da representação da sociedade imperial do século I d.C. O trabalho divide-se em duas partes: I. Contexto e Condicionalismos; II. A vida quotidiana em Roma. A primeira subdividida em dois capítulos: 1. O espírito burlesco e o espírito satírico; 2. Apologia pro opere suo, e a segunda em quatro: 3. Modus vivendi Romani: prazeres e distracções em Roma; 4. (A)masculinidade Romana; 5. A condição feminina e o seu lugar em Roma; 6. Clientelismo e patronato sob o olhar de Marcial e Juvenal. Depois de uma contextualização dos termos burlesco e satírico, fundamentalmente alicerçada no primitivo espírito romano, procedeu-se à abordagem dos condicionalismos culturais, sócio-políticos e bibliográficos que melhor contribuem para a compreensão das principais diferenças/semelhanças entre a natureza, as intenções, as estratégias discursivas e a projecção das obras em causa. Na segunda parte, a análise comparativa da representação que os autores fazem da vida quotidiana em Roma focou essencialmente quatro aspectos, abordados em capítulos distintos, conforme supra-enunciado: no primeiro, a visão global que os autores projectam de Roma, através da representação dos principais divertimentos e distracções que ocupam e agradam aos Romanos; no segundo, a moralidade/falsidade que assiste aos comportamentos masculinos; no terceiro, a invectiva à mulher e ao lugar que esta ocupa nas relações sociais, afectivas e sexuais; no quarto, a instituição patronatoclientelismo e os valores sociais e morais que a revestem. A partir desta análise atestam-se as afinidades e o alcance de um fim semelhante nas obras de Marcial e Juvenal, não obstante a natureza e as diferenças estruturais que lhes assistem. Desta dissertação constam também uma Introdução e uma Conclusão, uma Bibliografia, bem como um Índice geral e um Index auctorum et locorum latinorum.

Comportamento e durabilidade de telhas cerâmicas em ambiente marítimo

As telhas cerâmicas são muito utilizadas há séculos no revestimento de coberturas inclinadas em Portugal e em muitos outros países. Alguns casos de degradação acelerada têm vindo a afectar a durabilidade das telhas. Para avaliar o desempenho de telhas cerâmicas em ambiente marítimo foi desenvolvido um estudo experimental baseado em ensaios de envelhecimento artificial acelerado. Este estudo compreende a caracterização de diversos tipos de telhas cerâmicas, o desenvolvimento e realização de ensaios de envelhecimento acelerado realizados em câmara de nevoeiro salino, a avaliação da degradação provocada pelos ensaios acelerados e a comparação com a degradação sofrida por telhas em exposição natural. O estudo pretende reproduzir em laboratório os mecanismos de degradação observados em condições reais e identificar as características mais afectadas, procurando relações significativas entre grandezas relevantes medidas nos materiais antes e depois da acção dos agentes externos. Pretende-se também, com base na análise comparativa dos resultados dos ensaios de envelhecimento sobre diferentes tipos de telhas, identificar parâmetros de composição e de fabrico que contribuem para a degradação e fornecer assim à indústria dados relevantes para melhorar a durabilidade das telhas.

Argamassas funcionais para uma construção sustentável

A aposta na sustentabilidade tem conduzido o mercado da construção a procurar novas soluções técnicas e novos materiais, que por serem mais eficientes, conseguem dar resposta aos requisitos cada vez mais exigentes deste sector. A aplicação dos conceitos de sustentabilidade não se pode restringir a novas construções, tendo que prever também as renovações e a reabilitação de edifícios antigos. Assim, novos materiais que sejam desenvolvidos, devem contemplar todas estas vertentes de utilização. Neste trabalho desenvolveram-se argamassas com novas funcionalidades, que contribuem para melhorar os níveis de sustentabilidade dos edifícios, através da incorporação de nanomateriais para armazenamento de calor latente e degradação de poluentes do ar interior. Estudou-se não só o impacto da incorporação destas nanopartículas no estado fresco e endurecido, mas também o seu desempenho do ponto de vista funcional quando integrados na estrutura da argamassa. É possível obter argamassas com capacidade para armazenar calor latente através da incorporação de um material de mudança de fase. Este material constituído por uma mistura de parafinas, consegue armazenar calor e libertálo posteriormente. As composições desenvolvidas podem ser aplicadas em novos projectos ou na reabilitação de edifícios contribuindo para reduzir o consumo energético, melhorando o conforto térmico no interior. Com a redução da factura energética obtém-se uma efectiva diminuição do impacto ambiental, energético e económico do edifício. Para além do armazenamento de calor latente, também se desenvolveram argamassas capazes de eliminar poluentes do ar interior e, simultaneamente, com capacidade de auto-limpeza. Utilizaram-se nanopartículas de dióxido de titânio como aditivo fotocatalítico, tendo-se analisado o efeito da introdução deste aditivo nas argamassas. As composições testadas demonstraram elevada capacidade fotocatalítica e de auto-limpeza, sem comprometer as suas propriedades no estado endurecido. Ao aplicar estas composições na camada de acabamento interior melhora-se a qualidade do ar no interior das habitações e reduz-se a necessidade de utilização de sistemas de ventilação. As argamassas funcionais contribuem para melhorar os níveis de sustentabilidade da construção, tendo impacto económico e ambiental em todo o ciclo de vida do edifício.