Mechanical properties of viral capsids

Viruses are known to tolerate wide ranges of pH and salt conditions and to withstand internal pressures as high as 100 atmospheres. In this paper we investigate the mechanical properties of viral capsids, calling explicit attention to the inhomogeneity of the shells that is inherent to their discrete and polyhedral nature. We calculate the distribution of stress in these capsids and analyze their response to isotropic internal pressure (arising, for instance, from genome confinement and/or osmotic activity). We compare our results with appropriate generalizations of classical (i.e., continuum) elasticity theory. We also examine competing mechanisms for viral shell failure, e.g., in-plane crack formation vs radial bursting. The biological consequences of the special stabilities and stress distributions of viral capsids are also discussed.

Postharvest mechanical damage affects fruit quality of 'Montenegrina' and 'Rainha' tangerines

The objective of this work was to evaluate the visual and chemical quality of tangerines after mechanical damage by impacts. The tangerine cultivars Montenegrina and Rainha were submitted to different degrees of impact and evaluated for decay and oleocellosis, loss of fresh weight, total soluble solids, total titratable acidity and ascorbic acid degradation, as well as for epicarp color changes. Experiments with three replicates and experimental units of six fruit for each cultivar were done in a completely randomized design. Impact produced qualitative internal and minor external changes on tangerines. The main modifications produced by impact on the fruit were losses of citric acid and soluble solids, which increased the solid:acid ratio, and losses of ascorbic acid. 'Montenegrina' tangerines are more susceptible to internal quality damage than 'Rainha'.

SFY 2014 Budget Report from the Plumbers, Mechanical Professionals, and Contractor Licensing Board, November 1, 2014

Iowa Plumber, Mechanical Professional, and Contractor Licensing Board (PMB) submits the following annual budget report to the Iowa State Legislature. Iowa Code 105.9 requires the board to demonstrate that revenues remain within 10% of expenditures over a period of at least three years

SFY 2014 Budget Report from the Plumbers, Mechanical Professionals, and Contractor Licensing Board, December 10, 2015

Iowa Plumber, Mechanical Professional, and Contractor Licensing Board (PMB) submits the following annual budget report to the Iowa State Legislature. Iowa Code 105.9 requires the board to demonstrate that revenues remain within 10% of expenditures over a period of at least three years

Induction of p38, tumour necrosis factor-α and RANTES by mechanical stretching of keratinocytes expressing mutant keratin 10R156H.

Background : Epidermolytic hyperkeratosis (bullous congenital ichthyosiform erythroderma), characterized by ichthyotic, rippled hyperkeratosis, erythroderma and skin blistering, is a rare autosomal dominant disease caused by mutations in keratin 1 or keratin 10 (K10) genes. A severe phenotype is caused by a missense mutation in a highly conserved arginine residue at position 156 (R156) in K10. Objectives: To analyse molecular pathomechanisms of hyperproliferation and hyperkeratosis, we investigated the defects in mechanosensation and mechanotransduction in keratinocytes carrying the K10R156H mutation. Methods: Differentiated primary human keratinocytes infected with lentiviral vectors carrying wild-type K10 (K10wt) or mutated K10R156H were subjected to 20% isoaxial stretch. Cellular fragility and mechanosensation were studied by analysis of mitogen-activated protein kinase activation and cytokine release. Results: Cultured keratinocytes expressing K10R156H showed keratin aggregate formation at the cell periphery, whereas the filament network in K10wt cells was normal. Under stretching conditions K10R156H keratinocytes exhibited about a twofold higher level of filament collapse compared with steady state. In stretched K10R156H cells, higher p38 activation, higher release of tumour necrosis factor-alpha and RANTES but reduced interleukin-1 beta secretion compared with K10wt cells was observed. Conclusions: These results demonstrate that the R156H mutation in K10 destabilizes the keratin intermediate filament network and affects stress signalling and inflammatory responses to mechanical stretch in differentiated cultured keratinocytes.

Influence of silvicultural regime on wood structure characteristics and mechanical properties of clear wood in Pinus sylvestris

Abstract

Vaneri- ja kertopuutehtaiden kuivatuskoneiden lämmöntalteenottojen järjestelmäselvitys

Vanerin tai kertopuun valmistusprosessissaviilun kuivaukseen käytetään suurin osa koko valmistusprosessin primäärienergiasta. Viilunkuivauskoneessa viilun sisältämä vesi siirretään tyypillisesti prosessihöyryllä lämmitettyyn viilunkuivaajan kiertoilmaan höyrystämällä ja poistetaanviilunkuivaajasta poistoilman mukana. Viilunkuivaajan poistoilma on lämmintä jaerittäin suuren kosteuspitoisuutensa takia sisältää runsaasti energiaa. Tyypillisellä viilunkuivaajalla poistoilmaan sitoutunut lämpöteho vaihtelee prosessiolosuhteista riippuen välillä 2,7-5,7 MW. Diplomityössä tutkittiin viilunkuivaajan poistoilman sisältämän lämmön talteenottoa laitteistolla, johon kuuluu lämmöntalteenottopesuri, jossa poistoilmalla lämmitetään tuotantolaitoksen tukkipuun hautomon kiertovettä sekä ilma-ilma-lämmönsiirrin, jolla lämmitetään pesurista poistuvan ilman jäännöslämmöllä ulkoilmaa tehdassalin tuloilmakäyttöön. Työn tavoitteena oli kehittää lämmöntalteenottojärjestelmän suunnittelua, mitoitusta ja ajotapoja. Työssä analysoitiin teoreettisesti pesuria ja ilmalämmönsiirrintä, kehitettiin lämmöntalteenottopesurin simulointimenetelmä ja mitattiin toiminnassa olevia talteenottolaitteistoja. Tutkimuksessa todettiin lämmöntalteenottohyötysuhteen vaihtelevan lämmityskaudella välillä 50-70 %. Lämmöntalteenottolaitteiston pesurin veteen saatava teho riippuu ensisijaisesti viilunkuivaajan poistoilman lämpösisällöstä, joka on enimmäkseen kosteusriippuvainen ja ilmanvaihtoilmaan saatava teho ulkolämpö-tilan määräämästä tehontarpeesta. Pesurin vesijärjestelmän vaikutusmekanismit pesurin suorituskykyyn tunnistettiin ja niiden pohjalta annetaan suositukset mitoitukseen ja ajotapaan. Lämmöntalteenottolaitteiston lämpötehon tasapainottamiseen pesurin ja ilma-ilma-lämmönsiirtimen välillä mitoituksen avulla esitellään työkalut.

Ventilation, Oxidative Stress, and Nitric Oxide in Hypobaric versus Normobaric Hypoxia.

PURPOSE: Slight differences in physiological responses and nitric oxide (NO) have been reported at rest between hypobaric hypoxia (HH) and normobaric hypoxia (NH) during short exposure.Our study reports NO and oxidative stress at rest and physiological responses during moderate exercise in HH versus NH. METHODS: Ten subjects were randomly exposed for 24 h to HH (3000 m; FIO2, 20.9%; BP, 530 ± 6 mm Hg) or to NH (FIO2, 14.7%; BP, 720 ± 1 mm Hg). Before and every 8 h during the hypoxic exposures, pulse oxygen saturation (SpO2), HR, and gas exchanges were measured during a 6-min submaximal cycling exercise. At rest, the partial pressure of exhaled NO, blood nitrate and nitrite (NOx), plasma levels of oxidative stress, and pH levels were additionally measured. RESULTS: During exercise, minute ventilation was lower in HH compared with NH (-13% after 8 h, P < 0.05). End-tidal CO2 pressure was lower (P < 0.01) than PRE both in HH and NH but decreased less in HH than that in NH (-25% vs -37%, P < 0.05).At rest, exhaled NO and NOx decreased in HH (-46% and -36% after 24 h, respectively, P < 0.05) whereas stable in NH. By contrast, oxidative stress was higher in HH than that in NH after 24 h (P < 0.05). The plasma pH level was stable in HH but increased in NH (P < 0.01). When compared with prenormoxic values, SpO2, HR, oxygen consumption, breathing frequency, and end-tidal O2 pressure showed similar changes in HH and NH. CONCLUSION: Lower ventilatory responses to a similar hypoxic stimulus during rest and exercise in HH versus NH were sustained for 24 h and associated with lower plasma pH level, exaggerated oxidative stress, and impaired NO bioavailability.

Patient-ventilator asynchrony during noninvasive pressure support ventilation and neurally adjusted ventilatory assist in infants and children.

OBJECTIVES: To document the prevalence of asynchrony events during noninvasive ventilation in pressure support in infants and in children and to compare the results with neurally adjusted ventilatory assist. DESIGN: Prospective randomized cross-over study in children undergoing noninvasive ventilation. SETTING: The study was performed in a PICU. PATIENTS: From 4 weeks to 5 years. INTERVENTIONS: Two consecutive ventilation periods (pressure support and neurally adjusted ventilatory assist) were applied in random order. During pressure support (PS), three levels of expiratory trigger (ETS) setting were compared: initial ETS (PSinit), and ETS value decreased and increased by 15%. Of the three sessions, the period allowing for the lowest number of asynchrony events was defined as PSbest. Neurally adjusted ventilator assist level was adjusted to match the maximum airway pressure during PSinit. Positive end-expiratory pressure was the same during pressure support and neurally adjusted ventilator assist. Asynchrony events, trigger delay, and cycling-off delay were quantified for each period. RESULTS: Six infants and children were studied. Trigger delay was lower with neurally adjusted ventilator assist versus PSinit and PSbest (61 ms [56-79] vs 149 ms [134-180] and 146 ms [101-162]; p = 0.001 and 0.02, respectively). Inspiratory time in excess showed a trend to be shorter during pressure support versus neurally adjusted ventilator assist. Main asynchrony events during PSinit were autotriggering (4.8/min [1.7-12]), ineffective efforts (9.9/min [1.7-18]), and premature cycling (6.3/min [3.2-18.7]). Premature cycling (3.4/min [1.1-7.7]) was less frequent during PSbest versus PSinit (p = 0.059). The asynchrony index was significantly lower during PSbest versus PSinit (40% [28-65] vs 65.5% [42-76], p < 0.001). With neurally adjusted ventilator assist, all types of asynchronies except double triggering were reduced. The asynchrony index was lower with neurally adjusted ventilator assist (2.3% [0.7-5] vs PSinit and PSbest, p < 0.05 for both comparisons). CONCLUSION: Asynchrony events are frequent during noninvasive ventilation with pressure support in infants and in children despite adjusting the cycling-off criterion. Compared with pressure support, neurally adjusted ventilator assist allows improving patient-ventilator synchrony by reducing trigger delay and the number of asynchrony events. Further studies should determine the clinical impact of these findings.

Ilmavirtausten laskennallinen mallinnus

Diplomityössä tutkitaan kolmea erilaista virtausongelmaa CFD-mallinnuksella. Yhteistä näille ongelmille on virtaavana aineena oleva ilma. Lisäksi tapausten perinteinen mittaus on erittäin vaikeaa tai mahdotonta. Ensimmäinen tutkimusongelma on tarrapaperirainan kuivain, jonka tuotantomäärä halutaan nostaa kaksinkertaiseksi. Tämä vaatii kuivatustehon kaksinkertaistamista, koska rainan viipymäaika kuivausalueella puolittuu. Laskentayhtälöillä ja CFD-mallinnuksella tutkitaan puhallussuihkun nopeuden ja lämpötilan muutoksien vaikutusta rainan pinnan lämmön- ja massansiirtokertoimiin. Tuloksena saadaan varioitujen suureiden sekä massan- ja lämmönsiirtokertoimien välille riippuvuuskäyrät, joiden perusteella kuivain voidaan säätää parhaallamahdollisella tavalla. Toinen ongelma käsittelee suunnitteilla olevan kuparikonvertterin sekundaarihuuvan sieppausasteen optimointia. Ilman parannustoimenpiteitä käännetyn konvertterin päästöistä suurin osa karkaa ohi sekundaarihuuvan. Tilannetta tutkitaan konvertterissa syntyvän konvektiivisen nostevirtauksen eli päästöpluumin sekä erilaisten puhallussuihkuratkaisujen CFD-mallinnuksella. Tuloksena saadaan puhallussuihkuilla päästöpluumia poikkeuttava ilmaverho. Suurin osa nousevasta päästöpluumista indusoituu ilmaverhoon ja kulkeutuu poistokanavaan. Kolmas tutkittava kohde on suunnitteilla oleva kuparielektrolyysihalli, jossa ilmanvaihtoperiaatteena on luonnollinen ilmanvaihto ja mekaaninen happosumun keräysjärjestelmä. Ilmanvaihtosysteemin tehokkuus ja sisäilman virtaukset halutaan selvittää ennen hallin rakentamista. CFD-mallinnuksella ja laskentayhtälöillä tutkitaan lämpötila- ja virtauskentät sekä hallin läpi virtaava ilmamäärä ja ilmanvaihtoaste. Tulo- ja poistoilma-aukkojen mitoitukseen ja sijoitukseen liittyvät suunnitteluarvot varmennetaan sekä löydetään ilmanvaihdon ongelmakohdat. Ongelmakohtia tutkitaan ja niille esitetään parannusehdotukset.

Optimal Mechanical PulpingProcesses for Eucalyptus, Acacia and Birch

Tässä diplomityössä tutkittiin ja vertailtiin eukalyptuksen, akaasian ja koivun kemimekaanista kuiduttamista ja valkaisua. Yleensä näitä puulajeja käytetään sellun keittoon. Puulajit eroavat toisistaan kasvupaikan ja kuiturakenteen osalta. Eukalyptus ja akaasia ovat niin sanottuja trooppisia lehtipuita, kun taas koivu kasvaa pohjoisilla vyöhykkeillä. Koivulla on kookkaimmat kuidut ja akaasialla pienimmät kuidut. Myös näiden lajien putkilot eroavat toisistaan. Koivun putkilot ovat pitkiä ja kapeita, kun taas eukalyptuksen ja akaasian putkilot ovat lyhyitä ja leveitä. Prosessiksi valittiin kaksivaiheinen APMP-prosessi. Koeajot tehtiinKeskuslaboratorio Oy:ssä. Massoille asetettiin seuraavat tavoitteet: freeness 150-200 ml ja vaaleus 80 %ISO. Eukalyptukselle ja koivulle tehtiin kaksi erilaista impregnointisarjaa, mutta akaasialle vain yksi. Jauhatuksen viimeisessä vaiheessa kokeiltiin myös jauhinvalkaisua. Jauhatuksen energiankulutus oli korkea varsinkin eukalyptuksella ja akaasialla. Jotta energiankulutus saataisiin pienemmäksi, tulisi käyttää enemmän lipeää, mutta se johtaa alkalitummumiseen. Lopuksi massat valkaistiin laboratoriossa. Eukalyptus ja koivu pystyttiin valkaisemaan vaaleuteen 80 %ISO, mutta eukalyptuksen valkaisu vaati enemmän peroksidia kuin koivun valkaisu. Akaasian lähtövaaleus oli niin alhainen, ettei siinä päästy tavoitevaaleuteen. Eukalyptuksella on parempi valonsironta ja paremmat lujuusominaisuudet kuin koivulla. Kemimekaanista massaa voidaan käyttää hienopaperissa parantamassa jäykkyyttä, bulkkia ja valonsirontaa, mutta usein ongelmana on alhainen vaaleus ja huono vaaleuden pysyvyys. Kemimekaanista massaa voidaankäyttää missä tahansa mekaanisissa painopapereissa. Mekaanisissa painopapereissa kemimekaanisella lehtipuumassalla voidaan korvata mekaanista havupuumassaa. Akaasia on niin tummaa, ettei sitä voida käyttää korkeavaaleuksisiin papereihin. Eukalyptus ja koivu ovat vaaleampia ja helpompia valkaista kuin akaasia, mutta myös niillä on niin huono vaaleudenpysyvyys että käyttö hienopapereissa on rajoittunutta. Mekaanisille eukalyptus ja koivumassoille hienopaperia parempi käyttökohde on mekaaniset painopaperit, kuten MWC-paperi.

Real-time monitoring of protein conformational changes using a nano-mechanical sensor.

Proteins can switch between different conformations in response to stimuli, such as pH or temperature variations, or to the binding of ligands. Such plasticity and its kinetics can have a crucial functional role, and their characterization has taken center stage in protein research. As an example, Topoisomerases are particularly interesting enzymes capable of managing tangled and supercoiled double-stranded DNA, thus facilitating many physiological processes. In this work, we describe the use of a cantilever-based nanomotion sensor to characterize the dynamics of human topoisomerase II (Topo II) enzymes and their response to different kinds of ligands, such as ATP, which enhance the conformational dynamics. The sensitivity and time resolution of this sensor allow determining quantitatively the correlation between the ATP concentration and the rate of Topo II conformational changes. Furthermore, we show how to rationalize the experimental results in a comprehensive model that takes into account both the physics of the cantilever and the dynamics of the ATPase cycle of the enzyme, shedding light on the kinetics of the process. Finally, we study the effect of aclarubicin, an anticancer drug, demonstrating that it affects directly the Topo II molecule inhibiting its conformational changes. These results pave the way to a new way of studying the intrinsic dynamics of proteins and of protein complexes allowing new applications ranging from fundamental proteomics to drug discovery and development and possibly to clinical practice.

Principal components analysis for quality evaluation of cooled banana 'Nanicão' in different packing

This work aims determinate the evaluation of the quality of 'Nanicão' banana, submitted to two conditions of storage temperature and three different kinds of package, using the technique of the Analysis of Principal Components (ACP), as a basis for an Analysis of Variance. The fruits used were 'Nanicão' bananas, at ripening degree 3, that is, more green than yellow. The packages tested were: "Torito" wood boxes, load capacity: 18 kg; "½ box" wood boxes, load capacity: 13 kg; and cardboard boxes, load capacity: 18 kg. The temperatures assessed were: room temperature (control); and (13±1ºC), with humidity controlled to 90±2,5%. Fruits were discarded when a sensory analysis determined they had become unfit for consumption. Peel coloration, percentages of imperfection, fresh mass, total acidity, pH, total soluble solids and percentages of sucrose were assessed. A completely randomized design with a 2-factorial treatment structure (packing X temperature) was used. The obtained data were analyzed through a multivariate analysis known as Principal Components Analysis, using S-plus 4.2. The conclusion was that the best packages to preserve the fruit were the ½ box ones, which proves that it is necessary to reduce the number of fruits per package to allow better ventilation and decreases mechanical injuries and ensure quality for more time.