Effects of polymer-coated multi-wall carbon nanotubes on mouse RAW 264.7 macrophages

Surface characteristics (area, chemical reactivity) play an important role in cell response to nanomaterials. The aim of this study was to evaluate the oxidative and inflammatory effects of multi−wall carbon nanotubes (MWCNT) uncoated (P0) or coated with carboxylic polyacid or polystyrene polybutadiene polymetacrylate of methyl polymers (P1 and P2 respectively) on murine macrophages (RAW 264.7 cell line). Carbon black nanoparticles (CB, diameter 95 nm) and crocidolite fibers (diameter: 80 nm, length: < 10 μm) were used as controls. Surface functional groups present on MWCNTs were analyzed by Knudsen flow reactor. The amount of acidic sites was P1> P0> P2, for basic sites was P0> P1>> P2 and for oxidizable sites was P0> P2> P1. In contact with cells, P2 formed smaller aggregates than P0 and P1, which were of similar size. Optical microscopy showed the formation of vacuoles after exposure only to P0, P1 and crocidolite. Incubation of cells with P0, P1 and crocidolite fibers induced a significant and similar decrease in metabolic activity, whereas P2 and CB had no effect. Cell number and membrane permeability were unmodified by incubation with the different particles. Incubation of macrophages with P0, P1 and crocidolite induced a dose− and time−dependent increase in mRNA expression of oxidative stress marker (HO−1, GPX1) and inflammatory mediators (TNF−a, MIP−2). No such responses were observed with P2 and CB. In conclusion, MWCNT coated with a carboxylic polyacid polymer exerted similar oxidative and inflammatory effects to uncoated MWCNT. By contrast, no such effects were observed with MWCNT coated with a polystyrene−based polymer. This kind of coating could be useful to decrease MWCNT toxicity.

Modelos de capacidade de suporte de carga de um Latossolo Vermelho-amarelo sob diferentes usos e manejos

A compactação do solo tem sido apontada como um dos principais fatores responsáveis pela redução da produtividade de diversas culturas agrícolas. A utilização dos modelos de capacidade de suporte de carga para auxiliar na prevenção ou na identificação de manejos mais resistentes ou suscetíveis à compactação dos solos é um método testado e consolidado. Este estudo foi realizado com os seguintes objetivos: gerar modelos de capacidade de suporte de carga para os diferentes usos e manejos de um Latossolo Vermelho-Amarelo; e identificar, por meio do uso desses modelos, o uso ou manejo mais suscetível e mais resistente à compactação. O estudo foi conduzido no município de Passos, MG. Foram avaliados sete usos e manejos no solo em estudo, sendo eles: pastagem irrigada antes e após o pisoteio animal, pastagens não irrigadas antes e após o pisoteio animal, corredor de acesso aos piquetes, plantio direto de milho e mata nativa. As amostras indeformadas, coletadas na camada de 0 a 5 cm, foram submetidas ao ensaio de compressão uniaxial. Os modelos de capacidade de suporte de carga dos manejos pastagem irrigada e não irrigada, antes do pisoteio animal, não diferiram entre si, mas foram diferentes do modelo da mata nativa. Os modelos de capacidade de suporte de carga dos manejos pastagem irrigada após pisoteio, pastagem não irrigada após pisoteio, plantio direto de milho e corredor de acesso aos piquetes não diferiram estatisticamente, porém foram diferentes do modelo gerado para a mata nativa. Em comparação com a mata, conclui-se que o pisoteio animal alterou a estrutura do solo.

Consistência hidrológica de modelos digitais de elevação (MDE) para definição da rede de drenagem na sub-bacia do horto florestal Terra Dura, Eldorado do Sul, RS

O desenvolvimento da erosão hídrica ocorre em resposta ao modo como a água se move através e sobre uma determinada paisagem. O modelo digital de elevação (MDE) deve, portanto, ser o mais preciso possível, uma vez que constitui a base para a análise do relevo. Este trabalho teve como objetivo definir um modelo digital de elevação hidrologicamente consistente (MDEHC) e o método de direção de fluxo mais adequado para a definição da rede de drenagem na sub-bacia do horto florestal Terra Dura, município de Eldorado do Sul, RS. Foram testados os modelos gerados com os interpoladores Topogrid e redes triangulares irregulares (Triangulated Irregular Network -TIN) linear (TIN L) e TIN natural neighbor (TIN NN). A qualidade em relação às análises hidrológicas foi avaliada por meio da comparação das curvas de nível geradas pelos modelos testados com as curvas originais da sub-bacia (escala 1:10.000); da avaliação da quantidade de áreas planas; e da comparação da drenagem gerada pelos modelos a partir dos métodos de direção de fluxo Deterministic (D8) e Deterministic infinity (D∞ ou D infinito) com a drenagem original. Entre os modelos avaliados, o Topogrid apresentou maior consistência hidrológica, verificada na melhor continuidade das curvas de nível (menos arestas) e maior detalhamento da área de drenagem e divisores, acarretando menor quantidade de áreas planas e caminhos de fluxo mais detalhados, independentemente do método de direção de fluxo utilizado. Em relação à rede de drenagem, o método distribuído D∞ obteve melhor desempenho na descrição dos caminhos de fluxo, comparado ao método de direção única D8. O MDEHC Topogrid associado ao método D∞ proporcionou a identificação mais precisa dos caminhos preferenciais do fluxo que formam a rede de drenagem.

Multi-well fungal co-culture for de novo metabolite-induction in time-series studies based on untargeted metabolomics.

The induction of fungal metabolites by fungal co-cultures grown on solid media was explored using multi-well co-cultures in 2 cm diameter Petri dishes. Fungi were grown in 12-well plates to easily and rapidly obtain the large number of replicates necessary for employing metabolomic approaches. Fungal culture using such a format accelerated the production of metabolites by several weeks compared with using the large-format 9 cm Petri dishes. This strategy was applied to a co-culture of a Fusarium and an Aspergillus strain. The metabolite composition of the cultures was assessed using ultra-high pressure liquid chromatography coupled to electrospray ionisation and time-of-flight mass spectrometry, followed by automated data mining. The de novo production of metabolites was dramatically increased by nutriment reduction. A time-series study of the induction of the fungal metabolites of interest over nine days revealed that they exhibited various induction patterns. The concentrations of most of the de novo induced metabolites increased over time. However, interesting patterns were observed, such as with the presence of some compounds only at certain time points. This result indicates the complexity and dynamic nature of fungal metabolism. The large-scale production of the compounds of interest was verified by co-culture in 15 cm Petri dishes; most of the induced metabolites of interest (16/18) were found to be produced as effectively as on a small scale, although not in the same time frames. Large-scale production is a practical solution for the future production, identification and biological evaluation of these metabolites.

Verossimilhança na seleção de modelos para predição espacial

Na modelagem estatística da variabilidade espacial, estimam-se os parâmetros da dependência espacial, que são utilizados na interpolação de valores em locais não amostrados. Para tal, o processo de modelagem deve ser realizado com critérios estatísticos que garantam predições confiáveis e representem a real variabilidade local. Este trabalho avaliou diferentes formulações do modelo geoestatístico gaussiano para reconstituir a superfície que representa o fósforo (P) na área, a partir de medições dos teores de P em 48 parcelas experimentais localizadas em Xanxerê, SC, destacando o método utilizado nas análises. A combinação da presença de covariáveis no modelo e a necessidade de transformação para normalidade dos dados definiram quatro alternativas para modelagem. Utilizou-se a função de correlação de Matèrn, avaliada nos valores 0,5; 1,5; e 2,5 para parâmetro de suavidade. Os modelos foram comparados pelo valor maximizado do logaritmo da função de verossimilhança e também por validação cruzada. O modelo selecionado foi o que incorporou a variável resposta transformada, as coordenadas da área como covariáveis e o valor 0,5 para o parâmetro de suavidade. As medidas de validação cruzada pouco acrescentaram aos resultados de comparação por verossimilhança, que evidenciaram que na modelagem geoestatística, o cuidado com observações globais ou locais atípicas, além da seleção com base em diferentes modelos, deve ser o foco para obter resultados compatíveis com a realidade.

Bacterial-induced protection against allergy through a novel multi-component immunoregulatory mechanism

Airborne microbial products have been reported to promote immune responses that suppress asthma, yet how these beneficial effects take place remains controversial and poorly understood. We have found that pulmonary exposure with the bacterium Escherichia coli leads to a suppression of allergic airway inflammation, characterized by reduced airway-hyperresponsiveness, eosinophilia and cytokine production by T cells in the lung. This immune modulation was neither mediated by the induction of a Th1 response nor regulatory T cells; was dependent on TLR-4 but did not involve TLR-desensitization. Dendritic cell migration to the draining lymph nodes and subsequent activation of T cells was unaffected by prior exposure to E.coli indicating that the immunomodulation was limited to the lung environment. In non-treated control mice ovalbumin was primarily presented by airway CD11b+ CD11c+ DCs expressing high levels of MHC class II molecules whilst the DCs in E.coli-treated mice displayed a less activated phenotype and had impaired antigen presentation capacity. Consequently, in situ Th2 cytokine production by ovalbuminspecific effector T cells recruited to the airways was significantly reduced. The suppression of airways hyper responsiveness was mediated through the recruitment of IL-17-producing gd-T cells; however, the suppression of dendritic cells and T cells was mediated through a distinct mechanism that could not be overcome by the local administration of activated dendritic cells, or by the in vivo administration of TNF-alpha. Taken together, these data reveal a novel multi-component immunoregulatory pathway that acts to protect the airways from allergic inflammation.

A multi-center study: intra-scan and inter-scan variability of diffusion spectrum imaging.

The objective of this study was to investigate whether it is possible to pool together diffusion spectrum imaging data from four different scanners, located at three different sites. Two of the scanners had identical configuration whereas two did not. To measure the variability, we extracted three scalar maps (ADC, FA and GFA) from the DSI and utilized a region and a tract-based analysis. Additionally, a phantom study was performed to rule out some potential factors arising from the scanner performance in case some systematic bias occurred in the subject study. This work was split into three experiments: intra-scanner reproducibility, reproducibility with twin-scanner settings and reproducibility with other configurations. Overall for the intra-scanner and twin-scanner experiments, the region-based analysis coefficient of variation (CV) was in a range of 1%-4.2% and below 3% for almost every bundle for the tract-based analysis. The uncinate fasciculus showed the worst reproducibility, especially for FA and GFA values (CV 3.7-6%). For the GFA and FA maps, an ICC value of 0.7 and above is observed in almost all the regions/tracts. Looking at the last experiment, it was found that there is a very high similarity of the outcomes from the two scanners with identical setting. However, this was not the case for the two other imagers. Given the fact that the overall variation in our study is low for the imagers with identical settings, our findings support the feasibility of cross-site pooling of DSI data from identical scanners.

Multi-Atlas based Segmentation of Head and Neck CT Images using Active Contour

This paper presents the segmentation of bilateral parotid glands in the Head and Neck (H&N) CT images using an active contour based atlas registration. We compare segmentation results from three atlas selection strategies: (i) selection of "single-most-similar" atlas for each image to be segmented, (ii) fusion of segmentation results from multiple atlases using STAPLE, and (iii) fusion of segmentation results using majority voting. Among these three approaches, fusion using majority voting provided the best results. Finally, we present a detailed evaluation on a dataset of eight images (provided as a part of H&N auto segmentation challenge conducted in conjunction with MICCAI-2010 conference) using majority voting strategy.

Association between smoking and total energy expenditure in a multi-country study.

BACKGROUND: The association between smoking and total energy expenditure (TEE) is still controversial. We examined this association in a multi-country study where TEE was measured in a subset of participants by the doubly labeled water (DLW) method, the gold standard for this measurement. METHODS: This study includes 236 participants from five different African origin populations who underwent DLW measurements and had complete data on the main covariates of interest. Self-reported smoking status was categorized as either light (<7 cig/day) or high (≥7 cig/day). Lean body mass was assessed by deuterium dilution and physical activity (PA) by accelerometry. RESULTS: The prevalence of smoking was 55% in men and 16% in women with a median of 6.5 cigarettes/day. There was a trend toward lower BMI in smokers than non-smokers (not statistically significant). TEE was strongly correlated with fat-free mass (men: 0.70; women: 0.79) and with body weight (0.59 in both sexes). Using linear regression and adjusting for body weight, study site, age, PA, alcohol intake and occupation, TEE was larger in high smokers than in never smokers among men (difference of 298 kcal/day, p = 0.045) but not among women (162 kcal/day, p = 0.170). The association became slightly weaker in men (254 kcal/day, p = 0.058) and disappeared in women (-76 kcal/day, p = 0.380) when adjusting for fat-free mass instead of body weight. CONCLUSION: There was an association between smoking and TEE among men. However, the lack of an association among women, which may be partly related to the small number of smoking women, also suggests a role of unaccounted confounding factors.

Comparação do uso de modelos digitais de elevação em mapeamento digital de solos em Dois Irmãos, RS, Brasil

Os modelos digitais de elevação (MDEs) são fontes fundamentais para correlacionar a ocorrência e distribuição de solos com a paisagem pelo mapeamento digital de solos (MDS). A influência dos tipos e das resoluções dos MDEs na capacidade de predição dos modelos preditores de classes de solo ainda é pouco estudada. Neste estudo, foram avaliados e comparados os efeitos de diferentes MDEs na predição de ocorrência de unidades de mapeamento de solo (UM). Foram correlacionados 12 atributos do terreno derivados de diferentes MDEs com a ocorrência de UM. Os MDEs utilizados foram os oriundos dos projetos SRTM v4.1, ASTER GDEM v2, TOPODATA e Brasil em Relevo, e os MDEs gerados a partir de curvas de nível na escala de 1:50.000, com resoluções de 30 e 90 m. Os modelos preditores foram treinados por árvore de decisão (Simple Cart) com dados amostrados em 4.280 pontos aleatórios contendo informações dos solos extraídos de um mapa convencional de solos na escala 1:20.000 e 12 atributos do terreno derivados de seis MDEs com tamanhos de pixel de 30 e 90 m. A validação dos modelos preditores de UM foi realizada com a totalidade dos dados da área. Os atributos do terreno que melhor explicaram a ocorrência das UM foram elevação, declividade, comprimento de fluxo e orientação das vertentes. Os MDEs com tamanho de pixel de 30 m geraram correlações solo-paisagem menos acuradas. Os modelos preditores mais acurados e com maior número de UM estimadas foram os gerados a partir dos MDEs com resolução espacial de 90 m (SRTM v4.1 e CN90), sendo esses os MDEs mais indicados para o MDS, quando predominarem relevos plano e suave ondulado.

COMPARAÇÃO DE ESQUEMAS DE AMOSTRAGEM PARA TREINAMENTO DE MODELOS PREDITORES NO MAPEAMENTO DIGITAL DE CLASSES DE SOLOS

Os modelos preditores usados no mapeamento digital de solos (MDS) precisam ser treinados com dados que captem ao máximo a variação dos atributos do terreno e dos solos, a fim de gerar correlações adequadas entre as variáveis ambientais e a ocorrência dos solos. Para avaliar a acurácia desses modelos, tem sido constatado o uso de diferentes métodos de avaliação da acurácia no MDS. Os objetivos deste estudo foram comparar o uso de três esquemas de amostragem para treinar algoritmo de árvore de classificação (CART) e avaliar a capacidade de predição dos modelos gerados por meio de quatro métodos. Foram utilizados os esquemas de amostragem: aleatório simples; proporcional à área de cada unidade de mapeamento de solos (UM); e estratificado pelo número de UM. Os métodos de avaliação testados foram: aparente, divisão percentual, validação cruzada com 10 subconjuntos e reamostragem com sete conjuntos de dados independentes. As acurácias dos modelos estimadas pelos métodos foram comparadas com as acurácias mensuradas obtidas pela comparação dos mapas gerados, a partir de cada esquema de amostragem, com o mapa convencional de solos na escala 1:50.000. Os esquemas de amostragem influenciaram na quantidade de UMs preditas e na acurácia dos modelos e dos mapas gerados. Os esquemas de amostragem proporcional e estratificada resultaram mapas digitais menos acurados, e a acurácia dos modelos variou conforme o método de avaliação empregado. A amostragem aleatória resultou no mapa digital mais acurado e apresentou valores da acurácia semelhantes para todos os métodos de avaliação testados.