Selecting methods to solve multi-well master equations

There are several competing methods commonly used to solve energy grained master equations describing gas-phase reactive systems. When it comes to selecting an appropriate method for any particular problem, there is little guidance in the literature. In this paper we directly compare several variants of spectral and numerical integration methods from the point of view of computer time required to calculate the solution and the range of temperature and pressure conditions under which the methods are successful. The test case used in the comparison is an important reaction in combustion chemistry and incorporates reversible and irreversible bimolecular reaction steps as well as isomerizations between multiple unimolecular species. While the numerical integration of the ODE with a stiff ODE integrator is not the fastest method overall, it is the fastest method applicable to all conditions.

Evidence for a sub-morphological inflammatory process in the liver in haemochromatosis

Background/Aims: The role of cytokines in hepatic injury has been examined for many liver diseases however little is known of the cytokine involvement in haemochromatosis. The aim of the current study was to examine the hepatic gene expression of potential proinflammatory and profibrogenic cytokines in haemochromatosis. Methods: Interferon-gamma, interleukin-10, transforming growth factor-beta(1) and tumor necrosis factor-alpha mRNA expression was assessed in liver tissue from 20 haemochromatosis patients, eight controls and eight chronic hepatitis C patients. To assess the immunophenotype of the inflammatory infiltrate in haemochromatosis, liver sections were subjected to immunohistochemistry using markers for macrophages (CD68, HAM56, MAC387) or T cells (CD3 and CD45RO). Results: Interferon-gamma mRNA was increased in both haemochromatosis (0.29+/-0.08%, P=0.01) and hepatitis C patients (1.02+/-0.32%, P=0.03) compared to controls (0.04+/-0.01%). Interleukin-10 mRNA was significantly decreased in both haemochromatosis and hepatitis C patients (0.01+/-0.003%, P=0.008 and 0.03+/-0.015%, P=0.02, respectively) compared to controls (0.12+/-0.01%). CD3 positive T-cell number was significantly correlated with increasing hepatic iron concentration (r=0.56, P=0.03). Conclusions: This study has demonstrated a distinct pattern of cytokine gene expression in haemochromatosis, which resembles that of inflammatory conditions such as chronic hepatitis C. These factors may play a role in the development of iron-induced hepatic fibrosis in haemochromatosis. (C) 2003 European Association for the Study of the Liver. Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

A comparison of two methods for the calculation of accumulated oxygen deficit

The aim of this study was to compare accumulated oxygen deficit data derived using two different exercise protocols with the aim of producing a less time-consuming test specifically for use with athletes. Six road and four track male endurance cyclists performed two series of cycle ergometer tests. The first series involved five 10 min sub-maximal cycle exercise bouts, a (V) over dotO(2peak) test and a 115% (V) over dotO(2peak) test. Data from these tests were used to estimate the accumulated oxygen deficit according to the calculations of Medbo et al. (1988). In the second series of tests, participants performed a 15 min incremental cycle ergometer test followed, 2 min later, by a 2 min variable resistance test in which they completed as much work as possible while pedalling at a constant rate. Analysis revealed that the accumulated oxygen deficit calculated from the first series of tests was higher (P< 0.02) than that calculated from the second series: 52.3 +/- 11.7 and 43.9 +/- 6.4 ml . kg(-1), respectively (mean +/- s). Other significant differences between the two protocols were observed for (V) over dot O-2peak, total work and maximal heart rate; all were higher during the modified protocol (P

Unexpected clobetasol propionate profile in human stratum corneum after topical application in vitro

Purpose. The validity of using drug amount-depth profiles in stratum corneum to predict uptake of clobetasol propionate into stratum corneum and its transport into deeper skin layers was investigated. Methods. In vitro diffusion experiments through human epidermis were carried out using Franz-type glass diffusion cells. A saturated solution of clobetasol propionate in 20% (V/V) aqueous propylene glycol was topically applied for 48 h. Steady state flux was calculated from the cumulative amount of drug permeated vs. time profile. Epidermal partitioning was conducted by applying a saturated drug solution to both sides of the epidermis and allowing time to equilibrate. The tape stripping technique was used to define drug concentration-depth profiles in stratum corneum for both the diffusion and equilibrium experiments. Results. The concentration-depth profile of clobetasol propionate in stratum corneum for the diffusion experiment is biphasic. A logarithmic decline of the drug concentration over the first four to five tape strips flattens to a relatively constant low concentration level in deeper layers. The drug concentration-depth profile for the equilibrium studies displays a similar shape. Conclusions. The shape of the concentration-depth profile of clobetasol propionate is mainly because of the variable partitioning coefficient in different stratum corneum layers.

Use of confocal microscopy to follow the development of penetrative hyphae during growth of Rhizopus oligosporus in an artificial solid-state fermentation system

Two methods were compared for determining the concentration of penetrative biomass during growth of Rhizopus oligosporus on an artificial solid substrate consisting of an inert gel and starch as the sole source of carbon and energy. The first method was based on the use of a hand microtome to make sections of approximately 0.2- to 0.4-mm thickness parallel to the substrate surface and the determination of the glucosamine content in each slice. Use of glucosamine measurements to estimate biomass concentrations was shown to be problematic due to the large variations in glucosamine content with mycelial age. The second method was a novel method based on the use of confocal scanning laser microscopy to estimate the fractional volume occupied by the biomass. Although it is not simple to translate fractional volumes into dry weights of hyphae due to the lack of experimentally determined conversion factors, measurement of the fractional volumes in themselves is useful for characterizing fungal penetration into the substrate. Growth of penetrative biomass in the artificial model substrate showed two forms of growth with an indistinct mass in the region close to the substrate surface and a few hyphae penetrating perpendicularly to the surface in regions further away from the substrate surface. The biomass profiles against depth obtained from the confocal microscopy showed two linear regions on log-linear plots, which are possibly related to different oxygen availability at different depths within the substrate. Confocal microscopy has the potential to be a powerful tool in the investigation of fungal growth mechanisms in solid-state fermentation. (C) 2003 Wiley Periodicals, Inc.

Surface diffusion of strongly adsorbing vapors in activated carbon by a differential permeation method

Conventional methods to determine surface diffusion of adsorbed molecules are proven to be inadequate for strongly adsorbing vapors on activated carbon. Knudsen diffusion permeability (B-k) for strongly adsorbing vapors cannot be directly estimated from that of inert gases such as helium. In this paper three models are considered to elucidate the mechanism of surface diffusion in activated carbon. The transport mechanism in all three models is a combination of Knudsen diffusion, viscous flow and surface diffusion. The collision reflection factor f (which is the fraction of molecules undergoing collision to the solid surface over reflection from the surface) of the Knudsen diffusivity is assumed to be a function of loading. It was found to be 1.79 in the limit of zero loading, and decreases as loading increases. The surface diffusion permeability increases sharply at very low pressures and then starts to decrease after it has reached a maximum (B(mum)s) at a threshold pressure. The initial rapid increase in the total permeability is mainly attributed to surface diffusion. Interestingly the B(mum)s for all adsorbates appear at the same volumetric adsorbed phase concentration, suggesting that the volume of adsorbed molecules may play an important role in the surface diffusion mechanism in activated carbon. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A low concentration of ouabain (0.18 µg/kg) enhances hypertension in spontaneously hypertensive rats by inhibiting the Na+ pump and activating the renin-angiotensin system

We investigated the effects of low ouabain concentrations on systolic (SAP) and diastolic (DAP) arterial pressures and on pressor reactivity in 3-month-old male spontaneously hypertensive rats (SHR). Arterial blood pressure (BP) and pressor reactivity to phenylephrine (PHE) were investigated before and after 0.18 μg/kg ouabain administration (N = 6). The influence of hexamethonium (N = 6), canrenone (N = 6), enalapril (N = 6), and losartan (N = 6) on ouabain actions was evaluated. Ouabain increased BP (SAP: 137 ± 5.1 to 150 ± 4.7; DAP: 93.7 ± 7.7 to 116 ± 3.5 mmHg; P < 0.05) but did not change PHE pressor reactivity. Hexamethonium reduced basal BP in control but not in ouabain-treated rats. However, hexamethonium + ouabain increased DAP sensitivity to PHE. Canrenone did not affect basal BP but blocked ouabain effects on SAP. However, after canrenone + ouabain administration, DAP pressor reactivity to PHE still increased. Enalapril and losartan reduced BP and abolished SAP and DAP responses to ouabain. Enalapril + ouabain reduced DAP reactivity to PHE, while losartan + ouabain reduced SAP and DAP reactivity to PHE. In conclusion, a small dose of ouabain administered to SHR increased BP without altering PHE pressor reactivity. Although the renin-angiotensin system (RAS), Na+ pump and autonomic reflexes are involved in the effects of ouabain on PHE reactivity, central mechanisms might blunt the actions of ouabain on PHE pressor reactivity. The effect of ouabain on SAP seems to depend on the inhibition of both Na+ pump and RAS, whereas the effect on DAP seems to depend only on RAS.

Ativação da enzima conversora de angiotensina no coração após infarto do miocárdio e suas repercussões no remodelamento ventricular

Objetivo: Determinar as alterações de atividade da enzima conversora de angiotensina (ECA) no coração com infarto do miocárdio (IM) e comparar os efeitos do captopril e losartan em parâmetros morfológicos e funcionais de ratos com IM. Métodos: O IM foi produzido em ratos Wistar por ligadura de ramos da artéria coronária esquerda. Os controles (Con) foram submetidos a uma cirurgia fictícia. Animais com IM e Con foram tratados com captopril (30mg/kg/dia) ou losartan (15mg/kg/dia) e estudados 30 dias após, determinando-se a atividade da ECA nos ventrículos direito (VD) e esquerdo (VE), as alterações hemodinâmicas e as concentrações de hidroxiprolina (OH-Pro) e proteína total no VD e VE. Resultados: A atividade da ECA aumentou no VD (+25%) e VE (+70%) após IM. A maior atividade foi observada na cicatriz fibrótica, onde atingiu cerca de 4,5 vezes a do músculo do VE que sobreviveu ao IM (420±68 vs 94±8nmoles/g/min; P<0,01). O IM determinou aumento da pressão diastólica final e hipertrofia do VD e VE. Captopril e losartan foram igualmente eficazes em atenuar a hipertrofia e o aumento da pré-carga. O captopril também atenuou o aumento de OH-Pro no VD e VE após IM. O IM reduziu a concentração de proteína principalmente no músculo de VE, efeito esse acentuado pelo captopril. Conclusão: A grande atividade da ECA na cicatriz deve produzir altas concentrações de angiotensina II (AII) no sangue que drena da cicatriz. Os efeitos dos inibidores da ECA seriam decorrentes, principalmente, da redução de geração local de AII, e não de aumento de cininas, uma vez que captopril e losartan exerceram efeitos similares no remodelamento pós-infarto.

Correlação entre a depuração plasmática de creatinina utilizando urina coletada durante 24 horas e 12 horas

Introdução: A concentração da creatinina no plasma é usada para avaliar a função renal, mas a depuração da creatinina plasmática (DCP) constitui método mais sensível para essa finalidade. Objetivo: Correlacionar a DCP em coleta urinária de 12 horas noturna com a de 24 horas. Métodos: Noventa e cinco voluntários (34-64 anos) coletaram urina durante 24 horas em dois frascos: diurno (das 7h às 19h) e noturno (das 19h às 7h do dia seguinte). A coleta de sangue se deu em jejum para medidas bioquímicas. A correlação entre as variáveis foi feita pelo teste Pearson (r) e a concordância de medidas, pelo teste de Bland-Altman. Resultados: Urinas de quatro indivíduos foram recusadas por erro de coleta. Na amostra final (n = 91; 42 homens), havia 23 hipertensos e cinco diabéticos. A DCP (mL/min/1,73 m2) foi menor no período noturno em mulheres (77,8 ± 22,7 versus 88,4 ± 23,6; p < 0,05) e similar em homens (91,2 ± 22,9 versus 97,3 ± 30,9; p > 0,05). As correlações entre a DCP na urina de 12 horas noturna ou diurna e a de 24 horas foram fortes (r = 0,85 e 0,83, respectivamente). Em 85 e 83 dos 91 indivíduos, a medida da DCP noturna e diurna, respectivamente, foi concordante com a de 24 horas. Conclusão: A urina de 12 horas, sobretudo quando coletada à noite, fornece valores de DCP similares àqueles obtidos em coleta de 24 horas. Como essa coleta é mais fácil de ser feita em pacientes ambulatoriais à noite, esse período deveria ser preferido para a medida da filtração glomerular.

Adequação e verificação de procedimentos para determinação de mercúrio em amostras de fígado e rim de rato utilizando a técnica CV-GF AAS

O mercúrio é um elemento que ainda necessita constante monitoramento devido sua capacidade tóxica em concentrações em níveis de traço com possibilidade de contaminação e exposição por uma variedade de formas e compostos presentes no ambiente. Esse estudo possuiu como objetivo a obtenção de um procedimento simplificado e eficiente para a determinação de teores de mercúrio em tecidos de rato Wistar a partir da otimização de um método de determinação, utilizando um sistema de geração de vapor frio acoplado a espectrometria de absorção atômica com forno de grafite (CV-GF AAS). Houve a comparação entre métodos de digestão, comparação de métodos de amalgamação, otimização, verificação do método a partir da obtenção de figuras de mérito e análise de amostras de fígado e rins de ratos tratados com exposição crônica ao mercúrio. Os resultados comprovaram que o método de digestão em bloco digestor, a utilização de amalgamação por recobrimento de tubo em ouro em conjunto com rede de ouro e adição pré-análise à solução de simeticona e isopropanol apresentou os melhores resultados, com teores de recuperação médios entre 92 e 114 %, viabilizando a utilização do procedimento proposto.

Opções de manejo de Neoleucinodes elegantalis (Guenée), (Lepidoptera: Crambidae) com bases biológicas e controle mecânico, biológicos e extratos de plantas

A broca-pequena-do-fruto, Neoleucinodes elegantalis (Guenée) (Lepidoptera: Crambidae) é uma praga de grande importância na cultura do tomateiro. Desta forma, métodos de manejo que auxiliem no controle dessa praga e que reduzam a aplicação de agrotóxicos devem ser estudados. O objetivo do presente trabalho foi avaliar métodos alternativos de manejo da broca-pequena-do-fruto, como: o controle biológico, através da utilização de parasitoides do gênero Trichogramma e nematoides entompatogênicos (Heterorhabditis indica e Sterneneima carpocapsae); o controle físico, por meio do ensacamento de cachos de tomate com o tecido-não-tecido (TNT); e o controle químico através do estudo da atividade inseticida de plantas como a pimenta, o fumo, o alho e a mamona nas fases embrionárias, larval, pupal e adulta. Desta forma, por meio das análises foi possível verificar que a espécie e/ou linhagem de Trichogramma que mais se destacou foi T. galloi (Tg1) com características biológicas favoráveis ao manejo de N. elegantalis. Para os nematoides entomopatogênicos, S. carpocapsae, foi o mais efetivo, causando uma mortalidade de 82,93% a uma concentração de 65 juvenis infectivos por pré-pupa da broca-pequena-do-fruto. Através do ensacamento dos frutos, foi possível verificar a redução na oviposição da praga em frutos do tomateiro para quase zero com sacolas de TNT com fundo fechado, não ocorrendo alteração no peso, pH e graus brix do fruto, enquanto que no controle químico através de inseticidas botânicos foi possível verificar o destaque do extrato aquoso de fumo, reduzindo a oviposição, entrada e saída das lagartas nos frutos; causando mortalidade na fase embrionária, lagarta, pré-pupa e pupa da broca-pequena-do-fruto.

Desenvolvimento e avaliação da acurácia do sistema de filtração (BacFil 6.0) na detecção de bacilos álcool-ácido resistentes em amostras de lavado broncoalveolar de pacientes com suspeita de tuberculose

A baciloscopia é o principal método diagnóstico da tuberculose (TB) em razão do seu baixo custo, rapidez e facilidade de execução. Porém sua sensibilidade é baixa, principalmente nas formas paucibacilares da doença. Nesse sentido, novas metodologias que resultem no aumento da sensibilidade da baciloscopia tornam-se absolutamente necessárias. Neste estudo, nos propusemos a aprimorar e padronizar o sistema de filtração BacFil e avaliar sua performance e acurácia em amostras paucibacilares (lavado broncoalveolar). Para alcançar esses objetivos desenvolvemos o estudo em duas fases. Na primeira fase, foram realizados ensaios para definir: 1) utilização de membranas brancas para visualização de BAAR corados por Auramina-O; 2) aumento do volume de NALC, utilização de pérolas de vidro no processo de digestão das amostras e mudança no sistema do suporte do pré-filtro; 3) meios de fixação da membrana de filtração na lâmina de microscopia; 4) limite de detecção da técnica; 5) aumento do volume de NaOCl e a influência desse aumento na visualização de BAAR na membrana. Verificou-se que: a membrana de policarbonato branca tem a mesma eficiência da membrana de policarbonato preta na visualização de BAAR fluorescentes; o método modificado utilizando maior concentração de NALC, pérolas de vidro e sistema de pré-filtro baseado em orifícios obteve 98% de passagem das amostras pelo sistema; a melhor forma de fixação da membrana na lâmina foi obtida por intermédio da utilização de fita dupla face; o limite de detecção da técnica de filtração utilizando o sistema BacFil versão 6.0 foi de 2 a 9 BAAR por mililitro de suspensão bacteriana com D.O de 0,250 ± 0,01 a 625nm; o aumento da concentração de NaOCl para 10% ajuda na passagem de um maior volume de amostra pelo sistema, porém ocasiona a diminuição da quantidade BAAR na membrana de filtração após o período necessário para todo o processo. Na segunda fase foi avaliado acurácia da técnica padronizada em 101 amostras de lavado broncoalveolar (LBA) de pacientes com suspeita de TB provenientes do Hospital Universitário Cassiano Antônio de Moraes. Observou-se que a sensibilidade da técnica de filtração (BacFil versão 6.0) foi de 76% e especificidade de 95%. A sensibilidade obtida foi significativamente maior do que a observada na baciloscopia após centrifugação que foi de 59% (p = 0,001). No entanto, constatou-se uma diminuição de especificidade na técnica de filtração (95%) em relação a técnica de 8 centrifugação (99%). Concluímos que as modificações realizadas nos sistema de filtração permitiu sanar os problemas técnicos apresentados nas versões anteriores e aumentar a sensibilidade da baciloscopia de amostras paucibacilares (lavado broncoalveolar) para o diagnóstico da TB pulmonar.

Estudo da cinética e influência dos métodos de secagem sobre as propriedades físico-químicas de soro de leite

O soro de leite é um subproduto da fabricação do queijo, seja por acidificação ou por processo enzimático. Em condições ideais, a caseína do leite se agrega formando um gel, que posteriormente cortado, induz a separação e liberação do soro. É utilizado de diversas formas em toda a indústria alimentícia, possui rica composição em lactose, sais minerais e proteínas. A desidratação é um dos principais processos utilizados para beneficiamento e transformação do soro. Diante disto, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência dos métodos de secagem: liofilização, leito de espuma (nas temperaturas de 40, 50, 60, 70 e 80ºC) e spray-dryer (nas temperaturas de 55, 60, 65, 70 e 75ºC), sobre as características de umidade, proteína, cor e solubilidade do soro, bem como estudar o seu processo de secagem. O soro foi obtido e desidratado após concentração por osmose reversa, testando 11 tratamentos, em 3 repetições, utilizando um delineamento inteiramente casualizado. Os resultados demonstraram que o modelo matemático que melhor se ajustou foi o modelo de Page, apresentado um coeficiente de determinação ajustado acima de 0,98 e erro padrão da regressão em todas as temperaturas abaixo de 0,04 para o método por leito de espuma. Para o método de liofilização os respectivos valores foram 0,9975 e 0,01612. A partir disso, pode-se elaborar um modelo matemático generalizado, apresentando um coeficiente de determinação igual a 0,9888. No caso do leito de espuma, observou-se que à medida que se aumenta a temperatura do ar de secagem, o tempo de secagem diminui e os valores do coeficiente de difusão efetiva aumentam. Porém, a redução no tempo de secagem entre os intervalos de temperatura, diminui com o aumento da mesma. A energia de ativação para a difusão no processo de secagem do soro foi de 26,650 kJ/mol e para todas as avaliações físico-químicas e tecnológicas, a análise de variância apresentou um valor de F significativo (p<0,05), indicando que há pelo menos um contraste entre as médias dos tratamentos que é significativo.

Extratos vegetais e Bacillus thuringiensis visando o manejo de Duponchelia fovealis Zeller (Lepidoptera: Crambidae)

A lagarta Duponchelia fovealis Zeller (Lepidoptera: Crambidae) foi relatada em plantios comerciais do morangueiro no estado do Espírito Santo ocasionando grandes problemas à cultura. Porém, por ser uma praga recente, não há registro de produtos para o seu controle. A cada dia aumenta a demanda por alimentos e outros produtos livres de resíduos, além da necessidade de uma agricultura mais desenvolvida e sustentável. Pesquisas com agentes de controle biológico e extratos vegetais surgem como alternativa para o manejo desse inseto-praga. Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de formulados comerciais à base de Bacillus thuringiensis e a atividade do uso dos extratos aquosos de alho e fumo, visando sua adoção como métodos alternativos de controle de D. fovealis. Nos bioensaios para avaliar a patogenicidade e virulência de duas formulações comerciais à base de B. thuringiensis, Agree® e Dipel WP®, sobre a dieta artificial adaptada à base de farelo de soja, germe de trigo e açúcar, proposta por King e Hartley (1985) para Diatraea saccharalis (Lepidoptera: Crambidae), foram inoculados 70 μL de cada formulado comercial, na concentração 1 x 108 esporos·mL-1. Em seguida, avaliou-se a virulência dos respectivos formulados, isso através da estimativa da concentração letal (CL50) para o estádio de maior suscetibilidade. Em virtude dos resultados encontrados, observou-se que o estágio 1 de desenvolvimento apresentou 95,88% e 86,76% de mortalidades para os produtos Agree® e Dipel WP®, respectivamente, demonstrando patogenicidade e virulência à D. fovealis. No bioensaio para avaliar a atividade dos extratos aquosos de alho e fumo, estes foram aplicados na concentração 10% (m/v). Todos os tratamentos foram pulverizados com Torre de Potter, calibrada a pressão de 15 lb/pol². Posteriormente estimou-se a concentração letal (CL50) do extrato aquoso de fumo, o qual apresentou 95% de mortalidade no teste de suscetibilidade. Desta forma, com os resultados obtidos na presente pesquisa, concluiu-se que a utilização de formulados comerciais à base de B. thuringiensis e extrato de fumo podem ser uma alternativa no manejo fitossanitário de D. fovealis.