Toxicity screenings of nanomaterials: challenges due to interference with assay processes and components of classic in vitro tests.

Given the multiplicity of nanoparticles (NPs), there is a requirement to develop screening strategies to evaluate their toxicity. Within the EU-funded FP7 NanoTEST project, a panel of medically relevant NPs has been used to develop alternative testing strategies of NPs used in medical diagnostics. As conventional toxicity tests cannot necessarily be directly applied to NPs in the same manner as for soluble chemicals and drugs, we determined the extent of interference of NPs with each assay process and components. In this study, we fully characterized the panel of NP suspensions used in this project (poly(lactic-co-glycolic acid)-polyethylene oxide [PLGA-PEO], TiO2, SiO2, and uncoated and oleic-acid coated Fe3O4) and showed that many NP characteristics (composition, size, coatings, and agglomeration) interfere with a range of in vitro cytotoxicity assays (WST-1, MTT, lactate dehydrogenase, neutral red, propidium iodide, (3)H-thymidine incorporation, and cell counting), pro-inflammatory response evaluation (ELISA for GM-CSF, IL-6, and IL-8), and oxidative stress detection (monoBromoBimane, dichlorofluorescein, and NO assays). Interferences were assay specific as well as NP specific. We propose how to integrate and avoid interference with testing systems as a first step of a screening strategy for biomedical NPs.

Vesi-metanolitislauskolonnin ikääntyminen ja siihen vaikuttavat tekijät

Tässä työssä tutkittiin Fortum Oyj:n MTBE -yksikön vesi metanolitislauskolonnin käyttö- ja tarkastushistoriaa sekä yleisestä syöpymisestä aiheutunutta seinämän ohenemaa. Oheneminen oli kiihtynyt viimeisten käyttövuosien aikana. Kolonni poistettiin käytöstä vuonna 2002. Kirjallisuusosassa käsitellään MTBE -prosessia, metallien korroosiota eri olosuhteissa sekä korroosiotutkimusmenetelmiä. Eri korroosiotutkimusmenetelmistä käsitellään sähkökemiallinen kohina -menetelmää, vastuslankamittausta sekä upotuskokeita. Kokeellisessa osassa käsitellään tuloksia käyttö- ja tarkastushistoriaselvityksistä ja korroosiokokeista, jotka tehtiin kirjallisuusosassa esitettyjen menetelmien mukaisesti. Koekappaleet olivat hiiliterästä, joka oli vastaavaa materiaalia kuin metanolin tislauskolonni. Korroosiokokeiden tuloksista havaittiin, että hiiliteräs syöpyy nopeammin vesimetanoliliuoksessa, jossa on 60 - 80 metanolia. Syöpymisnopeus kasvoi liuoksen pH:n laskiessa ja oli suurinta kun pH oli alle 4,0.

Data-division-specific robustness and power of randomization tests for ABAB designs

This study deals with the statistical properties of a randomization test applied to an ABAB design in cases where the desirable random assignment of the points of change in phase is not possible. In order to obtain information about each possible data division we carried out a conditional Monte Carlo simulation with 100,000 samples for each systematically chosen triplet. Robustness and power are studied under several experimental conditions: different autocorrelation levels and different effect sizes, as well as different phase lengths determined by the points of change. Type I error rates were distorted by the presence of autocorrelation for the majority of data divisions. Satisfactory Type II error rates were obtained only for large treatment effects. The relationship between the lengths of the four phases appeared to be an important factor for the robustness and the power of the randomization test.

Delay-sensitive and delay-insensitive deconvolution perfusion-CT: similar ischemic core and penumbra volumes if appropriate threshold selected for each.

INTRODUCTION: Perfusion-CT (PCT) processing involves deconvolution, a mathematical operation that computes the perfusion parameters from the PCT time density curves and an arterial curve. Delay-sensitive deconvolution does not correct for arrival delay of contrast, whereas delay-insensitive deconvolution does. The goal of this study was to compare delay-sensitive and delay-insensitive deconvolution PCT in terms of delineation of the ischemic core and penumbra. METHODS: We retrospectively identified 100 patients with acute ischemic stroke who underwent admission PCT and CT angiography (CTA), a follow-up vascular study to determine recanalization status, and a follow-up noncontrast head CT (NCT) or MRI to calculate final infarct volume. PCT datasets were processed twice, once using delay-sensitive deconvolution and once using delay-insensitive deconvolution. Regions of interest (ROIs) were drawn, and cerebral blood flow (CBF), cerebral blood volume (CBV), and mean transit time (MTT) in these ROIs were recorded and compared. Volume and geographic distribution of ischemic core and penumbra using both deconvolution methods were also recorded and compared. RESULTS: MTT and CBF values are affected by the deconvolution method used (p < 0.05), while CBV values remain unchanged. Optimal thresholds to delineate ischemic core and penumbra are different for delay-sensitive (145 % MTT, CBV 2 ml × 100 g(-1) × min(-1)) and delay-insensitive deconvolution (135 % MTT, CBV 2 ml × 100 g(-1) × min(-1) for delay-insensitive deconvolution). When applying these different thresholds, however, the predicted ischemic core (p = 0.366) and penumbra (p = 0.405) were similar with both methods. CONCLUSION: Both delay-sensitive and delay-insensitive deconvolution methods are appropriate for PCT processing in acute ischemic stroke patients. The predicted ischemic core and penumbra are similar with both methods when using different sets of thresholds, specific for each deconvolution method.

Kalvojen vertailu heran nanosuodatuksessa

Työssä verrattiin kaupallisia nanosuodatuskalvoja heran konsentroinnissa. Tutkitut kalvot olivat Desal-5 DK, NF45 ja Koch SR1. NF45-kalvosta tutkittiin kahta eri sukupolven kalvoa. Konsentrointiajoja tehtiin sekä laboratoriomittakaavan levysuotimella että pilot-mittakaavan spiraalimoduulilaitteella. Lisäksi tutkittiin juoksute- ja happoheran konsentrointien eroja. Erityistä huomiota kiinnitettiin permeaattivuon arvoihin konsentroinnissa ja kalvojen suolojen ja laktoosin pidätyskykyyn. NF45-kalvon uuden sukupolven malli osoittautui mittauksissa samankaltaiseksi suolojen ja laktoosin pidätyskyvyltään kuin Desal-5 DK. Koch SR1-kalvo, jonka suolojen ja laktoosin pidätyskyky on Desal-5 DK-kalvoa heikompi, puolestaan vastaa ominaisuuksiltaan NF45 vanhan sukupolven kalvoa. Vanhan sukupolven NF45-kalvon valmistus on loppunut keväällä 2000. Vaihdettaessa vanhan sukupolven NF45-kalvot uuden sukupolven kalvoihin on odotettavissa pienemmät permeaattivuot ja suuremmat suolojen ja laktoosin retentiot kuin aiemmin NF45-kalvolla. Juoksuteheran konsentroinnissa suurimmat permeaattivuot saatiin Koch SR1-kalvolla. Levysuotimella ja spiraalimoduulilla saadaan koostumukseltaan samanlainen juoksuteheratiiviste. Levysuotimella permeaattivuot ovat samalla konsentrointikertoimella suuremmat kuin spiraalimoduulilla. Tämä johtuu spiraalimoduuliin jäävistä kuolleista alueista, joissa ei ole virtausta. Uutta prosessia suunniteltaessa voidaan käyttää laboratoriomittakaavan levysuodinkokokeita, kun halutaan tietoa saatavan tuotteen koostumuksesta. Prosessin tuotantokapasiteetin arvioimiseen tarvitaan pilot-mittakaavan spiraalimoduulikokeita. Happoheratiiviste sisältää enemmän suoloja kuin samalla kalvolla valmistettu juoksuteheratiiviste. Tämä johtuu happoheran juoksuteheraa suuremmasta suolapitoisuudesta. Lisäksi happoheran konsentroinnin permeaattivuo on pienempi kuin juoksuteheran permeaattivuo, sillä happoheran alhainen pH, noin 4,5, vaikuttaa kalvon permeabiliteettiin heikentävästi.

Similar and Divergent Effects of ppGpp and DksA Deficiencies on Transcription in Escherichia coli.

The concerted action of ppGpp and DksA in transcription has been widely documented. In disparity with this model, phenotypic studies showed that ppGpp and DksA might also have independent and opposing roles in gene expression in Escherichia coli. In this study we used a transcriptomic approach to compare the global transcriptional patterns of gene expression in strains deficient in ppGpp (ppGpp0) and/or DksA ( dksA). Approximately 6 and 7% of all genes were significantly affected by more than twofold in ppGpp- and DksAdeficient strains, respectively, increasing to 13% of all genes in the ppGpp0 dksA strain. Although the data indicate that most of the affected genes were copositively or conegatively regulated by ppGpp and DksA, some genes that were independently and/or differentially regulated by the two factors were found. The large functional group of chemotaxis and flagellum synthesis genes were notably differentially affected, with all genes being upregulated in the DksA-deficient strain but 60% of them being downregulated in the ppGpp-deficient strain. Revealingly, mutations in the antipausing Gre factors suppress the upregulation observed in the DksA-deficient strain, emphasizing the importance of the secondary channel of the RNA polymerase for regulation and fine-tuning of gene expression in E. coli.

Bioavailability of sinking organic matter in the Blanes canyon and the adjacent open slope (NW Mediterranean Sea)

Submarine canyons are sites of intense energy and material exchange between the shelf and the deep adjacent basins. To test the hypothesis that active submarine canyons represent preferential conduits of available food for the deep-sea benthos, two mooring lines were deployed at 1200 m depth from November 2008 to November 2009 inside the Blanes canyon and on the adjacent open slope (Catalan Margin, NW Mediterranean Sea). We investigated the fluxes, biochemical composition and food quality of sinking organic carbon (OC). OC fluxes in the canyon and the open slope varied among sampling periods, though not onsistently in the two sites. In particular, while in the open slope the highest OC fluxes were observed in August 2009, in the canyon the highest OC fluxes occurred in April-May 2009. For almost the entire study period, the OC fluxes in the canyon were significantly higher than those in the open slope, whereas OC contents of sinking particles collected in the open slope were consistently higher than those in the canyon. This result confirms that submarine canyons are effective conveyors of OC to the deep sea. Particles transferred to the deep sea floor through the canyons are predominantly of inorganic origin, significantly higher than that reaching the open slope at a similar water depth. Using multivariate statistical tests, two major clusters of sampling periods were identified: one in the canyon that grouped trap samples collected in December 2008, oncurrently with the occurrence of a major storm at the sea surface, and associated with increased fluxes of nutritionally available particles from the upper shelf. Another cluster grouped samples from both the canyon and the open slope collected in March 2009, concurrently with the occurrence of the seasonal phytoplankton bloom at the sea surface, and associated with increased fluxes of total phytopigments. Our results confirm the key ecological role of submarine canyons for the functioning of deep-sea ecosystems, and highlight the importance of canyons in linking episodic storms and primary production occurring at the sea surface to the deep sea floor.

Similar and Divergent Effects of ppGpp and DksA Deficiencies on Transcription in Escherichia coli.

The concerted action of ppGpp and DksA in transcription has been widely documented. In disparity with this model, phenotypic studies showed that ppGpp and DksA might also have independent and opposing roles in gene expression in Escherichia coli. In this study we used a transcriptomic approach to compare the global transcriptional patterns of gene expression in strains deficient in ppGpp (ppGpp0) and/or DksA ( dksA). Approximately 6 and 7% of all genes were significantly affected by more than twofold in ppGpp- and DksAdeficient strains, respectively, increasing to 13% of all genes in the ppGpp0 dksA strain. Although the data indicate that most of the affected genes were copositively or conegatively regulated by ppGpp and DksA, some genes that were independently and/or differentially regulated by the two factors were found. The large functional group of chemotaxis and flagellum synthesis genes were notably differentially affected, with all genes being upregulated in the DksA-deficient strain but 60% of them being downregulated in the ppGpp-deficient strain. Revealingly, mutations in the antipausing Gre factors suppress the upregulation observed in the DksA-deficient strain, emphasizing the importance of the secondary channel of the RNA polymerase for regulation and fine-tuning of gene expression in E. coli.

Päällystetyn graafisen kartongin hajuominaisuudet

Diplomityön tavoitteena oli selvittää elintarvikepakkauksiin soveltuvan graafisen kartongin potentiaalinen hajun aiheuttaja. Lisäksi tavoitteena oli vähentää päällystetyn tasakoosteisen (SBS) kolmikerroskartongin hajutasoa keskittyen päällystyspastakomponentteihin sekä massaosaston jälkeen annosteltaviin kemikaaleihin. Kirjallisuusosassa tarkasteltiin eri kartonkilajeja, päällystyspastoja ja sen sisältämiä komponentteja, pääpainon ollessa kuitenkin kartongin hajuominaisuuksiin vaikuttavien tekijöiden selvittämisessä. Lisäksi luotiin katsaus kartonkien aistinvaraisiin ja instrumentaalisiin määritysmenetelmiin. Instrumentaalisista määritysmenetelmistä käsiteltiin headspace –kaasukromatografia (HSGC) sekä korkeanerotuskyvyn nestekromatografia yhdistettynä massaspektrometriin (HPLC/MS). Kokeellisen osan alussa kartoitettiin päällystyskemikaalien sekä liima- ja retentioaineiden haihtuvat yhdisteet HSGC- ja HPLC/MS –tekniikoiden avulla. Kaasukromatografisesti analysoidut kokonaishaihtuvien tasot eivät poikenneet normaaleista tasoista, joten jouduttiin siirtymään HPLC/MS –menetelmään. HPLC/MS –tekniikalla on päästy tutkimaan herkästi haihtuvien typpiyhdisteiden amiinipitoisuuksia. Kemikaalimittausten perusteella vaihdettiin potentiaaliset hajua aiheuttavat kemikaalit, kovete ja synteettinen paksuntaja, markkinoilla oleviin vaihtoehtoisiin kemikaaleihin ja suoritettiin pilot -koeajo sekä tehdasmittakaavaiset koeajot. Työssä perehdyttiin myös varastoinnin aiheuttamiin vaikutuksiin eri kartonkilaatujen aistinvaraisissa ominaisuuksissa. Päällystyspastan kemikaaleista suuren hajukuorman aiheuttavat kovete, dispergointiaine, päällystyspigmentit ja lateksit sekä synteettinen paksuntaja. Kovetteen annostelumäärä päällystyspastoihin on alhainen, mutta sen sisältämä ammoniakkipitoisuus on kuitenkin huomattavan suuri. Kovete ohjaakin lopputuotteen ammoniakkipitoisuutta. Merkittävän metyyliamiinikuorman sisältää dispergointiaine. Sen vaikutus lopputuotteeseen voidaan olettaa vähäiseksi johtuen kemikaalin pienestä määrästä pastassa. Päällystyspigmenttien ja lateksien korkea metyyliamiinikuorma voi puolestaan aiheuttaa lopputuotteeseen huomattavan hajukuorman johtuen niiden suurista annostelumääristä. Eri synteettisille paksuntajille tehtyjen tutkimusten mukaan niiden hajukuormat olivat hyvin samankaltaisia ja vaikutus lopputuotteen kokonaishajutasoon jäi pieneksi. Aistinvaraisesti tarkasteltuna eri kartonkilaaduille saadaan eri hajutasoja. Elintarvikepakkauksiin soveltuvan graafisen kartongin hajutasot olivat korkeita muihin kartonkilaatuihin nähden niin tuoreena kuin varastoinnin jälkeen. Erityisesti tuoreen kartonkinäytteen metyyliamiinipitoisuus ylitti hajukynnyksen. Käytetty lateksi, kovete ja synteettinen paksuntaja näyttävät muodostavan niin tiiviin hajua koteloivan päällystekerroksen kartongin pinnalle, että hajua vapautuu pitkällä aikavälillä. Myös varastointi tiiviinä pakkauksena estää amiinien haihtumisen. Tutkimusten mukaan ammoniakkivapaalla PZC –kovetteella saadaan alennettua graafisen kartongin ammoniakkikuormaa huomattavasti. Tämä on vaikuttamassa myös lopputuotteen hajutasoon, jota on mahdollisuus alentaa käyttämällä ammoniakkivapaata kovetetta.