Untersuchung von Mischungs- und Transportprozessen in der oberen Troposphäre - unteren Stratosphäre basierend auf in-situ Spurengasmessungen

Die obere Troposphäre / untere Stratosphäre (UTLS: Upper Troposphere / Lower Stratosphere)ist die Übergangsgregion zwischen den dynamisch, chemisch und mikrophysikalisch sehr verschiedenen untersten Atmosphärenschichten, der Troposphäre und der Stratosphäre. Strahlungsaktive Spurengase, wie zum Beispiel Wasserdampf (H2O), Ozon (O3) oder Kohlenstoffdioxid (CO2), und Wolken in der UTLS beeinflussen das Strahlungsbudget der Atmosphäre und das globale Klima. Mögliche Veränderungen in den Verteilungen und Konzentrationen dieser Spurengase modifizieren den Strahlungsantrieb der Atmosphäre und können zum beobachteten Klimawandel beitragen. Ziel dieser Arbeit ist es, Austausch- und Mischungsprozesse innerhalb der UTLS besser zu verstehen und damit Veränderungen der Spurengaszusammensetzung dieser Region genauer prognostizieren zu können. Grundlage hierfür bilden flugzeuggetragene in-situ Spurengasmessungen in der UTLS, welche während der Flugzeugmesskampagnen TACTS / ESMVal 2012 und AIRTOSS - ICE 2013 durchgeführt wurden. Hierbei wurde bei den Messungen von AIRTOSS - ICE 2013 das im Rahmen dieser Arbeit aufgebaute UMAQS (University of Mainz Airborne QCLbased Spectrometer) - Instrument zur Messung der troposphärischen Spurengase Distickstoffmonoxid (N2O) und Kohlenstoffmonoxid (CO) eingesetzt. Dieses erreicht bei einer zeitlichen Auflösung von 1 s eine Messunsicherheit von 0,39 ppbv und 1,39 ppbv der N2O bzw. CO-Mischungsverhältnisse. Die hohe Zeitauflösung und Messgenauigkeit der N2O- und CO- Daten erlaubt die Untersuchung von kleinskaligen Austauschprozessen zwischen Troposphäre und Stratosphäre im Bereich der Tropopause auf räumlichen Skalen kleiner 200 m. Anhand der N2O-Daten von AIRTOSS - ICE 2013 können in-situ detektierte Zirruspartikel in eisübersättigter Luft oberhalb der N2O-basierten chemischen Tropopause nachgewiesen werden. Mit Hilfe der N2O-CO-Korrelation sowie der Analyse von ECMWF-Modelldaten und der Berechnung von Rückwärtstrajektorien kann deren Existenz auf das irreversible Vermischen von troposphärischen und stratosphärischen Luftmassen zurückgeführt werden. Mit den in-situ Messungen von N2O, CO und CH4 (Methan) von TACTS und ESMVal 2012 werden die großräumigen Spurengasverteilungen bis zu einer potentiellen Temperatur von Theta = 410 K in der extratropischen Stratosphäre untersucht. Hierbei kann eine Verjüngung der Luftmassen in der extratropischen Stratosphäre mit Delta Theta > 30 K (relativ zur dynamischen Tropopause) über den Zeitraum der Messkampagne (28.08.2012 - 27.09.2012) nachgewiesen werden. Die Korrelation von N2O mit O3 zeigt, dass diese Verjüngung aufgrund des verstärkten Eintrages von Luftmassen aus der tropischen unteren Stratosphäre verursacht wird. Diese werden über den flachen Zweig der Brewer-Dobson-Zirkulation auf Zeitskalen von wenigen Wochen in die extratropische Stratosphäre transportiert. Anhandrnder Analyse der CO-O3-Korrelation eines Messfluges vom 30.08.2012 wird das irreversible Einmischen von Luftmassen aus der tropischen Stratosphäre in die Extratropen auf Isentropen mit Theta > 380 K identifiziert. Rückwärtstrajektorien zeigen, dass der Ursprung der eingemischten tropischen Luftmassen im Bereich der sommerlichen Antizyklone des asiatischen Monsuns liegt.

Vergleichende, prospektive Untersuchung der Arzneimittelcompliance, Funktionskapazität und Lebensqualität bei Patienten mit Rheuma, die mit Methotrexat peroral oder subkutan behandelt werden

Um einen positiven Einfluss auf den Krankheitsverlauf bei Patienten mit Rheumatoider Arthritis zu nehmen, ist die Compliance mit dem Basistherapeutikum Methotrexat unerlässlich. Therapietreue mit Methotrexat kann die Krankheitsprogression verhindern und irreversiblen Knochenerosionen vorbeugen. Methotrexat wird sowohl in subkutaner als auch in peroraler Applikationsform verordnet. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Compliance mit der Anwendung von Methotrexat Fertigspritzen und Tabletten mit einer elektronischen Messmethode (MEMS™) bestimmt. Hauptziel der Studie war die Bestimmung der Taking Compliance mit Methotrexat. Untersucht wurde hinsichtlich eines Unterschieds zwischen der Applikationsform und der Erkrankungsdauer. Daneben wurde die Dosing Compliance mit peroralem Methotrexat erfasst, sowie Einschätzungen der Patienten bezüglich der Compliance, Funktionskapazität, Lebensqualität und Zufriedenheit erhoben. Die Compliancestudie erfolgte in Kooperation mit dem Netzwerk ADAPTHERA. 74 Studienpatienten wurden 3 Gruppen zugeteilt: Gruppe 1 Methotrexat p.o.; Gruppe 2 Methotrexat s.c. und Erkrankungsdauer <24 Monate; Gruppe 3 Methotrexat s.c. und Erkrankungsdauer >24 Monate. Die Beobachtungsdauer betrug bei peroraler Applikationsform 9 Monate und bei subkutaner 6 Monate. Im Median wurde eine Taking und Dosing Compliance von 100% gemessen. Anhand der subjektiven Einschätzung der Patienten zur Funktionskapazität konnten geringe Einschränkungen für die Patienten im Alltag verzeichnet werden. 25% des Studienkollektivs litt unter einem reduzierten Wohlbefinden. Die Studie konnte zeigen, dass Patienten von einer frühzeitigen Therapie und einer hohen Compliancerate profitieren.

Entwicklung von chiralen- sowie RP-HPLC-Methoden in Verbindung mit hochauflösender MS und deren Anwendung zur Analyse sekundärer organischer Aerosole in der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%) und Edelga¬sen. Obwohl Partikel weniger als 0,1% ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle in der Chemie und Physik der Atmosphäre, da sie das Klima der Erde sowohl direkt als auch indirekt beeinflussen. Je nach Art der Bildung unterscheidet man zwischen primären und sekundären Partikeln, wobei primäre Partikel direkt in die Atmosphäre eingetragen werden. Sekundäre Partikel hingegen entstehen durch Kondensation von schwerflüchtigen Verbindungen aus der Gasphase, welche durch Reaktionen von gasförmigen Vorläufersubstanzen (volatile organic compounds, VOCs) mit atmosphärischen Oxidantien wie Ozon oder OH-Radikalen gebildet werden. Da die meisten Vorläufersubstanzen organischer Natur sind, wird das daraus gebil¬dete Aerosol als sekundäres organisches Aerosol (SOA) bezeichnet. Anders als die meisten primären Partikel stammen die VOCs überwiegend aus biogenen Quellen. Es handelt sich da¬bei um ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen von Pflanzen emittiert werden. Viele der leichtflüchtigen Vorläufersubstanzen sind chiral, sowohl die Vorläufer als auch die daraus gebildeten Partikel werden aber in den meisten Studien als eine Verbindung betrachtet und gemeinsam analysiert. Die mit Modellen berechneten SOA-Konzentrationen, welche auf dieser traditionellen Vorstellung der SOA-Bil¬dung beruhen, liegen deutlich unterhalb der in der Atmosphäre gefundenen, so dass neben diesem Bildungsweg auch noch andere SOA-Bildungsarten existieren müssen. Aus diesem Grund wird der Fokus der heutigen Forschung vermehrt auf die heterogene Chemie in der Partikelphase gerichtet. Glyoxal als Modellsubstanz kommt hierbei eine wichtige Rolle zu. Es handelt sich bei dieser Verbindung um ein Molekül mit einem hohen Dampfdruck, das auf Grund dieser Eigenschaft nur in der Gasphase zu finden sein sollte. Da es aber über zwei Alde¬hydgruppen verfügt, ist es sehr gut wasserlöslich und kann dadurch in die Partikelphase über¬gehen, wo es heterogenen chemischen Prozessen unterliegt. Unter anderem werden in An¬wesenheit von Ammoniumionen Imidazole gebildet, welche wegen der beiden Stickstoff-He¬teroatome lichtabsorbierende Eigenschaften besitzen. Die Verteilung von Glyoxal zwischen der Gas- und der Partikelphase wird durch das Henrysche Gesetz beschrieben, wobei die Gleichgewichtskonstante die sogenannte Henry-Konstante ist. Diese ist abhängig von der un¬tersuchten organischen Verbindung und den im Partikel vorhandenen anorganischen Salzen. Für die Untersuchung chiraler Verbindungen im SOA wurde zunächst eine Filterextraktions¬methode entwickelt und die erhaltenen Proben anschließend mittels chiraler Hochleistungs-Flüssigchromatographie, welche an ein Elektrospray-Massenspektrometer gekoppelt war, analysiert. Der Fokus lag hierbei auf dem am häufigsten emittierten Monoterpen α-Pinen und seinem Hauptprodukt, der Pinsäure. Da bei der Ozonolyse des α-Pinens das cyclische Grund¬gerüst erhalten bleibt, können trotz der beiden im Molekül vorhanden chiralen Zentren nur zwei Pinsäure Enantiomere gebildet werden. Als Extraktionsmittel wurde eine Mischung aus Methanol/Wasser 9/1 gewählt, mit welcher Extraktionseffizienzen von 65% für Pinsäure Enan¬tiomer 1 und 68% für Pinsäure Enantiomer 2 erreicht werden konnten. Des Weiteren wurden Experimente in einer Atmosphärensimulationskammer durchgeführt, um die Produkte der α-Pinen Ozonolyse eindeutig zu charakterisieren. Enantiomer 1 wurde demnach aus (+)-α-Pinen gebildet und Enantiomer 2 entstand aus (-)-α-Pinen. Auf Filterproben aus dem brasilianischen Regenwald konnte ausschließlich Pinsäure Enantiomer 2 gefunden werden. Enantiomer 1 lag dauerhaft unterhalb der Nachweisgrenze von 18,27 ng/mL. Im borealen Nadelwald war das Verhältnis umgekehrt und Pinsäure Enantiomer 1 überwog vor Pinsäure Enantiomer 2. Das Verhältnis betrug 56% Enantiomer 1 zu 44% Enantiomer 2. Saisonale Verläufe im tropischen Regenwald zeigten, dass die Konzentrationen zur Trockenzeit im August höher waren als wäh¬rend der Regenzeit im Februar. Auch im borealen Nadelwald wurden im Sommer höhere Kon¬zentrationen gemessen als im Winter. Die Verhältnisse der Enantiomere änderten sich nicht im jahreszeitlichen Verlauf. Die Bestimmung der Henry-Konstanten von Glyoxal bei verschiedenen Saataerosolen, nämlich Ammoniumsulfat, Natriumnitrat, Kaliumsulfat, Natriumchlorid und Ammoniumnitrat sowie die irreversible Produktbildung aus Glyoxal in Anwesenheit von Ammoniak waren Forschungs¬gegenstand einer Atmosphärensimulationskammer-Kampagne am Paul-Scherrer-Institut in Villigen, Schweiz. Hierzu wurde zunächst das zu untersuchende Saataerosol in der Kammer vorgelegt und dann aus photochemisch erzeugten OH-Radikalen und Acetylen Glyoxal er¬zeugt. Für die Bestimmung der Glyoxalkonzentration im Kammeraerosol wurde zunächst eine beste¬hende Filterextraktionsmethode modifiziert und die Analyse mittels hochauflösender Mas¬senspektrometrie realisiert. Als Extraktionsmittel kam 100% Acetonitril, ACN zum Einsatz wo¬bei die Extraktionseffizienz bei 85% lag. Für die anschließende Derivatisierung wurde 2,4-Di¬nitrophenylhydrazin, DNPH verwendet. Dieses musste zuvor drei Mal mittels Festphasenex¬traktion gereinigt werden um störende Blindwerte ausreichend zu minimieren. Die gefunde¬nen Henry-Konstanten für Ammoniumsulfat als Saataerosol stimmten gut mit in der Literatur gefundenen Werten überein. Die Werte für Natriumnitrat und Natriumchlorid als Saataerosol waren kleiner als die von Ammoniumsulfat aber größer als der Wert von reinem Wasser. Für Ammoniumnitrat und Kaliumsulfat konnten keine Konstanten berechnet werden. Alle drei Saataerosole führten zu einem „Salting-in“. Das bedeutet, dass bei Erhöhung der Salzmolalität auch die Glyoxalkonzentration im Partikel stieg. Diese Beobachtungen sind auch in der Litera¬tur beschrieben, wobei die Ergebnisse dort nicht auf der Durchführung von Kammerexperi¬menten beruhen, sondern mittels bulk-Experimenten generiert wurden. Für die Trennung der Imidazole wurde eine neue Filterextraktionsmethode entwickelt, wobei sich ein Gemisch aus mit HCl angesäuertem ACN/H2O im Verhältnis 9/1 als optimales Extrak¬tionsmittel herausstellte. Drei verschiedenen Imidazole konnten mit dieser Methode quanti¬fiziert werden, nämlich 1-H-Imidazol-4-carbaldehyd (IC), Imidazol (IM) und 2,2‘-Biimidazol (BI). Die Effizienzen lagen für BI bei 95%, für IC bei 58% und für IM bei 75%. Kammerexperimente unter Zugabe von Ammoniak zeigten höhere Imidazolkonzentrationen als solche ohne. Wurden die Experimente ohne Ammoniak in Anwesenheit von Ammoni¬umsulfat durchgeführt, wurden höhere Imidazol-Konzentrationen gefunden als ohne Ammo¬niumionen. Auch die relative Luftfeuchtigkeit spielte eine wichtige Rolle, da sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige relative Luftfeuchtigkeit zu einer verminderten Imidazolbildung führte. Durch mit 13C-markiertem Kohlenstoff durchgeführte Experimente konnte eindeutig gezeigt werden, dass es sich bei den gebildeten Imidazolen und Glyoxalprodukte handelte. Außerdem konnte der in der Literatur beschriebene Bildungsmechanismus erfolgreich weiter¬entwickelt werden. Während der CYPHEX Kampagne in Zypern konnten erstmalig Imidazole in Feldproben nach¬gewiesen werden. Das Hauptprodukt IC zeigte einen tageszeitlichen Verlauf mit höheren Kon¬zentrationen während der Nacht und korrelierte signifikant aber schwach mit der Acidität und Ammoniumionenkonzentration des gefundenen Aerosols.

Preservation of Amputated Extremities by Extracorporeal Blood Perfusion; a Feasibility Study in a Porcine Model

Successful extremity transplantations and replantations have to be performed within 6 h of amputation to avoid irreversible tissue loss. This study investigates ex vivo the technical feasibility and the limb preservation potential of extracorporeal whole blood perfusion in a porcine model.

Assessment and management of dental erosion

Studies have shown a growing trend toward increasing prevalence of dental erosion, associated with the declining prevalence of caries disease in industrialized countries. Erosion is an irreversible chemical process that results in tooth substance loss and leaves teeth susceptible to damage as a result of wear over the course of an individual's lifetime. Therefore, early diagnosis and adequate prevention are essential to minimize the risk of tooth erosion. Clinical appearance is the most important sign to be used to diagnose erosion. The Basic Erosive Wear Examination (BEWE) is a simple method to fulfill this task. The determination of a variety of risk and protective factors (patient-dependent and nutrition-dependent factors) as well as their interplay are necessary to initiate preventive measures tailored to the individual. When tooth loss caused by erosive wear reaches a certain level, oral rehabilitation becomes necessary.

Hand and ultrasonic instrumentation for orthograde root canal treatment of permanent teeth

Root canal treatment is a frequently performed dental procedure and is carried out on teeth in which irreversible pulpitis has led to necrosis of the dental pulp. Removal of the necrotic tissue remnants and cleaning and shaping of the root canal are important phases of root canal treatment. Treatment options include the use of hand and rotary instruments and methods using ultrasonic or sonic equipment. OBJECTIVES: The objectives of this systematic review of randomized controlled trials were to determine the relative clinical effectiveness of hand instrumentation versus ultrasonic instrumentation alone or in conjunction with hand instrumentation for orthograde root canal treatment of permanent teeth. MATERIAL AND METHODS: The search strategy retrieved 226 references from the Cochrane Oral Health Group Trials Register (7), the Cochrane Central Register of Controlled Trials (CENTRAL) (12), MEDLINE (192), EMBASE (8) and LILACS (7). No language restriction was applied. The last electronic search was conducted on December 13th, 2007. Screening of eligible studies was conducted in duplicate and independently. RESULTS: Results were to be expressed as fixed-effect or random-effects models using mean differences for continuous outcomes and risk ratios for dichotomous outcomes with 95% confidence intervals. Heterogeneity was to be investigated including both clinical and methodological factors. No eligible randomized controlled trials were identified. CONCLUSIONS: This review illustrates the current lack of published or ongoing randomized controlled trials and the unavailability of high-level evidence based on clinically relevant outcomes referring to the effectiveness of ultrasonic instrumentation used alone or as an adjunct to hand instrumentation for orthograde root canal treatment. In the absence of reliable research-based evidence, clinicians should base their decisions on clinical experience, individual circumstances and in conjunction with patients' preferences where appropriate. Future randomized controlled trials might focus more closely on evaluating the effectiveness of combinations of these interventions with an emphasis on not only clinically relevant, but also patient-centered outcomes.

Cardiovascular complications of conventional and targeted adjuvant breast cancer therapy

Adjuvant therapy has improved the survival of women with early breast cancer (BC). Meta-analyses suggest that anthracycline-based regimens reduced the annual BC death rate by 40% in women below the age of 50 and 20% in older women. Novel agents designed to modulate abnormal growth factor signaling in and around the BC cell further increase patients' chances of survival. However, both conventional chemotherapeutic agents as well as some of the novel signaling inhibitors can induce important cardiovascular side-effects, potentially attenuating the progress made in recent years. The mechanism of cancer drug-induced cardiovascular complications varies greatly with some compounds inducing irreversible myocardial cell damage, while others lead to temporary cell dysfunction. The challenge of the future will be to prospectively discriminate between irreversible damage which can lead to progressive cardiovascular disease and reversible cardiovascular dysfunctions without further prognostic implications. Since adjuvant therapy for BC is potentially curative, emphasis must be placed on finding treatments combining maximum efficacy with the minimum of long-term side-effects in order to achieve survival with preserved quality of life.

Renovascular hypertension: screening and modern management

The diagnosis and management of patients with renovascular disease and hypertension continue to elude healthcare providers. The advent of novel imaging and interventional techniques, and increased understanding of the pathways leading to irreversible renal injury and renovascular hypertension, have ushered in commendable attempts to optimize and finetune strategies to preserve or restore renal function and control blood pressure. Large randomized clinical trials that compare different forms of therapy, and smaller trials that test novel experimental treatments, will hopefully help formulate innovative concepts and tools to manage the patient population with atherosclerotic renovascular disease.

The evolution of antennal courtship in diplazontine parasitoid wasps (Hymenoptera, Ichneumonidae, Diplazontinae)

Background As predicted by theory, traits associated with reproduction often evolve at a comparatively high speed. This is especially the case for courtship behaviour which plays a central role in reproductive isolation. On the other hand, courtship behavioural traits often involve morphological and behavioural adaptations in both sexes; this suggests that their evolution might be under severe constraints, for instance irreversibility of character loss. Here, we use a recently proposed method to retrieve data on a peculiar courtship behavioural trait, i.e. antennal coiling, for 56 species of diplazontine parasitoid wasps. On the basis of a well-resolved phylogeny, we reconstruct the evolutionary history of antennal coiling and associated morphological modifications to study the mode of evolution of this complex character system. Results Our study reveals a large variation in shape, location and ultra-structure of male-specific modifications on the antennae. As for antennal coiling, we find either single-coiling, double-coiling or the absence of coiling; each state is present in multiple genera. Using a model comparison approach, we show that the possession of antennal modifications is highly correlated with antennal coiling behaviour. Ancestral state reconstruction shows that both antennal modifications and antennal coiling are highly congruent with the molecular phylogeny, implying low levels of homoplasy and a comparatively low speed of evolution. Antennal coiling is lost on two independent occasions, and never reacquired. A zero rate of regaining antennal coiling is supported by maximum parsimony, maximum likelihood and Bayesian approaches. Conclusions Our study provides the first comparative evidence for a tight correlation between male-specific antennal modifications and the use of the antennae during courtship. Antennal coiling in Diplazontinae evolved at a comparatively low rate, and was never reacquired in any of the studied taxa. This suggests that the loss of antennal coiling is irreversible on the timescale examined here, and therefore that evolutionary constraints have greatly influenced the evolution of antennal courtship in this group of parasitoid wasps. Further studies are needed to ascertain whether the loss of antennal coiling is irreversible on larger timescales, and whether evolutionary constraints have influenced courtship behavioural traits in a similar way in other groups.

Critical review of coupled flux formulations for clay membranes based on nonequilibrium thermodynamics

Extensive research conducted over the past several decades has indicated that semipermeable membrane behavior (i.e., the ability of a porous medium to restrict the passage of solutes) may have a significant influence on solute migration through a wide variety of clay-rich soils, including both natural clay formations (aquitards, aquicludes) and engineered clay barriers (e.g., landfill liners and vertical cutoff walls). Restricted solute migration through clay membranes generally has been described using coupled flux formulations based on nonequilibrium (irreversible) thermodynamics. However, these formulations have differed depending on the assumptions inherent in the theoretical development, resulting in some confusion regarding the applicability of the formulations. Accordingly, a critical review of coupled flux formulations for liquid, current, and solutes through a semipermeable clay membrane under isothermal conditions is undertaken with the goals of explicitly resolving differences among the formulations and illustrating the significance of the differences from theoretical and practical perspectives. Formulations based on single-solute systems (i.e., uncharged solute), single-salt systems, and general systems containing multiple cations or anions are presented. Also, expressions relating the phenomenological coefficients in the coupled flux equations to relevant soil properties (e.g., hydraulic conductivity and effective diffusion coefficient) are summarized for each system. A major difference in the formulations is shown to exist depending on whether counter diffusion or salt diffusion is assumed. This difference between counter and salt diffusion is shown to affect the interpretation of values for the effective diffusion coefficient in a clay membrane based on previously published experimental data. Solute transport theories based on both counter and salt diffusion then are used to re-evaluate previously published column test data for the same clay membrane. The results indicate that, despite the theoretical inconsistency between the counter-diffusion assumption and the salt-diffusion conditions of the experiments, the predictive ability of solute transport theory based on the assumption of counter diffusion is not significantly different from that based on the assumption of salt diffusion, provided that the input parameters used in each theory are derived under the same assumption inherent in the theory. Nonetheless, salt-diffusion theory is fundamentally correct and, therefore, is more appropriate for problems involving salt diffusion in clay membranes. Finally, the fact that solute diffusion cannot occur in an ideal or perfect membrane is not explicitly captured in any of the theoretical expressions for total solute flux in clay membranes, but rather is generally accounted for via inclusion of an effective porosity, n(e), or a restrictive tortuosity factor, tau(r), in the formulation of Fick's first law for diffusion. Both n(e) and tau(r) have been correlated as a linear function of membrane efficiency. This linear correlation is supported theoretically by pore-scale modeling of solid-liquid interactions, but experimental support is limited. Additional data are needed to bolster the validity of the linear correlation for clay membranes. Copyright 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Critical Review of Coupled Flux Formulations for Clay Membranes Based on Nonequilibrium Thermodynamics

Extensive research conducted over the past several decades has indicated that semipermeable membrane behavior (i.e., the ability of a porous medium to restrict the passage of solutes) may have a significant influence on solute migration through a wide variety of clay-rich soils, including both natural clay formations (aquitards, aquicludes) and engineered clay barriers (e.g., landfill liners and vertical cutoff walls). Restricted solute migration through clay membranes generally has been described using coupled flux formulations based on nonequilibrium (irreversible) thermodynamics. However, these formulations have differed depending on the assumptions inherent in the theoretical development, resulting in some confusion regarding the applicability of the formulations. Accordingly, a critical review of coupled flux formulations for liquid, current, and solutes through a semipermeable clay membrane under isothermal conditions is undertaken with the goals of explicitly resolving differences among the formulations and illustrating the significance of the differences from theoretical and practical perspectives. Formulations based on single-solute systems (i.e., uncharged solute), single-salt systems, and general systems containing multiple cations or anions are presented. Also, expressions relating the phenomenological coefficients in the coupled flux equations to relevant soil properties (e.g., hydraulic conductivity and effective diffusion coefficient) are summarized for each system. A major difference in the formulations is shown to exist depending on whether counter diffusion or salt diffusion is assumed. This difference between counter and salt diffusion is shown to affect the interpretation of values for the effective diffusion coefficient in a clay membrane based on previously published experimental data. Solute transport theories based on both counter and salt diffusion then are used to re-evaluate previously published column test data for the same clay membrane. The results indicate that, despite the theoretical inconsistency between the counter-diffusion assumption and the salt-diffusion conditions of the experiments, the predictive ability of solute transport theory based on the assumption of counter diffusion is not significantly different from that based on the assumption of salt diffusion, provided that the input parameters used in each theory are derived under the same assumption inherent in the theory. Nonetheless, salt-diffusion theory is fundamentally correct and, therefore, is more appropriate for problems involving salt diffusion in clay membranes. Finally, the fact that solute diffusion cannot occur in an ideal or perfect membrane is not explicitly captured in any of the theoretical expressions for total solute flux in clay membranes, but rather is generally accounted for via inclusion of an effective porosity, ne, or a restrictive tortuosity factor, tr, in the formulation of Fick's first law for diffusion. Both ne and tr have been correlated as a linear function of membrane efficiency. This linear correlation is supported theoretically by pore-scale modeling of solid-liquid interactions, but experimental support is limited. Additional data are needed to bolster the validity of the linear correlation for clay membranes.

Sensitivity of pelagic calcification to ocean acidification

Ocean acidification might reduce the ability of calcifying plankton to produce and maintain their shells of calcite, or of aragonite, the more soluble form of CaCO3. In addition to possibly large biological impacts, reduced CaCO3 production corresponds to a negative feedback on atmospheric CO2. In order to explore the sensitivity of the ocean carbon cycle to increasing concentrations of atmospheric CO2, we use the new biogeochemical Bern3D/PISCES model. The model reproduces the large scale distributions of biogeochemical tracers. With a range of sensitivity studies, we explore the effect of (i) using different parameterizations of CaCO3 production fitted to available laboratory and field experiments, of (ii) letting calcite and aragonite be produced by auto- and heterotrophic plankton groups, and of (iii) using carbon emissions from the range of the most recent IPCC Representative Concentration Pathways (RCP). Under a high-emission scenario, the CaCO3 production of all the model versions decreases from ~1 Pg C yr−1 to between 0.36 and 0.82 Pg C yr−1 by the year 2100. The changes in CaCO3 production and dissolution resulting from ocean acidification provide only a small feedback on atmospheric CO2 of −1 to −11 ppm by the year 2100, despite the wide range of parameterizations, model versions and scenarios included in our study. A potential upper limit of the CO2-calcification/dissolution feedback of −30 ppm by the year 2100 is computed by setting calcification to zero after 2000 in a high 21st century emission scenario. The similarity of feedback estimates yielded by the model version with calcite produced by nanophytoplankton and the one with calcite, respectively aragonite produced by mesozooplankton suggests that expending biogeochemical models to calcifying zooplankton might not be needed to simulate biogeochemical impacts on the marine carbonate cycle. The changes in saturation state confirm previous studies indicating that future anthropogenic CO2 emissions may lead to irreversible changes in ΩA for several centuries. Furthermore, due to the long-term changes in the deep ocean, the ratio of open water CaCO3 dissolution to production stabilizes by the year 2500 at a value that is 30–50% higher than at pre-industrial times when carbon emissions are set to zero after 2100.

Irrigants for non-surgical root canal treatment in mature permanent teeth

Root canal treatment is carried out on teeth in which irreversible pulpitis has led to necrosis of the dental pulp. As a treatment option it is an alternative to dental extraction. Mechanical preparation and irrigation with antiseptic or antibacterial solutions destroys bacteria and cleans the infected root canal. Irrigants should be effective in deactivating bacteria in the entire root canal space without causing any adverse tissue reactions. Sodium hypochlorite (NaOCl) and chlorhexidine are commonly used but there is uncertainty as to which solution, concentration or combination is the most effective.

[Glomerulonephritis and vasculitis as causes of arterial hypertension]

The various types of glomerulonephritis, including many forms of vasculitis, are responsible for about 15% of cases of end-stage renal disease (ESRD). Arterial hypertension represents a frequent finding in patients suffering from glomerulonephritis or vasculitis and hypertension also serves as an indicator for these severe types of diseases. In addition, there are symptoms and signs like hematuria, proteinuria and renal failure. Especially, rapidly progressive glomerulonephritis (RPGN) constitutes a medical emergency and must not be missed by treating physicians. This disease can either occur limited to the kidneys or in the context of a systemic inflammatory disorder, like a vasculitis. If left untreated, RPGN can lead to a necrotizing destruction of glomeruli causing irreversible kidney damage within several months or even weeks. With respect to the immunologically caused vasculitis, there are - depending upon the severity and type of organ involved - many clinical warning signs to be recognized, such as arterial hypertension, hemoptysis, arthalgias, muscle pain, palpable purpura, hematuria, proteinuria and renal failure. In addition, constitutional signs, such as fever and loss of body weight may occur concurrently. Investigations of glomerulonephritis or vasculitis must contain a careful and complete examination of family history and medications used by the respective patient. Thereafter, a thorough clinical examination must follow, including skin, joints and measurement of arterial blood pressure. In addition, a spectrum of laboratory analyses is required in blood, such as full blood screen, erythrocyte sedimentation rate, CRP, creatinine, urea and glucose, and in urine, including urinalysis looking for hematuria, red cell casts and proteinuria. Importantly, proteinuria needs to be quantified by the utilization of a random urine sample. Proteinuria > 3g/d is diagnostic for a glomerular damage. These basic tests are usually followed by more specialized analyses, such as a screening for infections, including search for HIV, hepatitis B or C and various bacteria, and for systemic inflammatory diseases, including tests for antibodies, such as ANA, anti-dsDNA, ANCA, anti-GBM and anti-CCP. In cases of membranous nephropathy, antibodies against phospholipase-A2-receptor need to be looked for. Depending upon the given clinical circumstances and the type of disease, a reasonable tumor screening must be performed, especially in cases of membranous and minimal-change nephropathy. Finally, radiological examinations will complete the initial work-up. In most cases, at least an ultrasound of the kidney is mandatory. Thereafter, in most cases a renal biopsy is required to establish a firm diagnosis to define all treatment options and their chance of success. The elimination of a specific cause for a given glomerulonephritis or vasculitis, such as an infection, a malignancy or a drug-related side-effect, remains the key principle in the management of these diseases. ACE-inhibitors, angiotensin receptor-blockers, aldosteron antagonists and renin-inhibitors remain the mainstay in the therapy of arterial hypertension with proteinuria. Only in cases of persistently high proteinuria, ACE-inhibitors and angiotensin receptor blockers can be prescribed in combination. Certain types of glomerulonephritis and essentially all forms of vasculitis require some form of more specific anti-inflammatory therapy. Respective immunosuppressive drug regimens contain traditionally medications, such as glucocorticoids (e. g. prednisone), cyclosporine A, mycophenolate mofetil, cyclophosphamide, and azathioprine. With respect to more severe forms of glomerulonephritis and vasculitis, the antibody rituximab represents a new and less toxic alternative to cyclophosphamide. Finally, in certain special cases, like Goodpasture's syndrome or severe ANCA-positive vasculitis, a plasma exchange will be useful and even required.

Rotator cuff muscles lose responsiveness to anabolic steroids after tendon tear and musculotendinous retraction: an experimental study in sheep

Long-standing rotator cuff tendon tearing is associated with retraction, loss of work capacity, irreversible fatty infiltration, and atrophy of the rotator cuff muscles. Although continuous musculotendinous relengthening can experimentally restore muscular architecture, restoration of atrophy and fatty infiltration is hitherto impossible.