Fermi level de-pinning of aluminium contacts to n-type germanium using thin atomic layer deposited layers

Fermi-level pinning of aluminium on n-type germanium (n-Ge) was reduced by insertion of a thin interfacial dielectric by atomic layer deposition. The barrier height for aluminium contacts on n-Ge was reduced from 0.7 eV to a value of 0.28 eV for a thin Al2O3 interfacial layer (∼2.8 nm). For diodes with an Al2O3 interfacial layer, the contact resistance started to increase for layer thicknesses above 2.8 nm. For diodes with a HfO2 interfacial layer, the barrier height was also reduced but the contact resistance increased dramatically for layer thicknesses above 1.5 nm.

Time-lapse monitoring of fluid induced geophysical property variations within an unstable earthwork using P-wave refraction

A significant portion of the UK’s transportation system relies on a network of geotechnical earthworks (cuttings and embankments) that were constructed more than 100 years ago, whose stability is affected by the change in precipitation patterns experienced over the past few decades. The vulnerability of these structures requires a reliable, cost- and time-effective monitoring of their geomechanical condition. We have assessed the potential application of P-wave refraction for tracking the seasonal variations of seismic properties within an aged clay-filled railway embankment, located in southwest England. Seismic data were acquired repeatedly along the crest of the earthwork at regular time intervals, for a total period of 16 months. P-wave first-break times were picked from all available recorded traces, to obtain a set of hodocrones referenced to the same spatial locations, for various dates along the surveyed period of time. Traveltimes extracted from each acquisition were then compared to track the pattern of their temporal variability. The relevance of such variations over time was compared with the data experimental uncertainty. The multiple set of hodocrones was subsequently inverted using a tomographic approach, to retrieve a time-lapse model of VPVP for the embankment structure. To directly compare the reconstructed VPVP sections, identical initial models and spatial regularization were used for the inversion of all available data sets. A consistent temporal trend for P-wave traveltimes, and consequently for the reconstructed VPVP models, was identified. This pattern could be related to the seasonal distribution of precipitation and soil-water content measured on site.

Caseinolytic activity in gingival crevicular fluid from periodontitis patients

Introduction: Protease activity is essential for the progression of periodontal disease and several studies have shown that gingival crevicular fluid (GCF) proteases are associated with the attachment loss and bone destruction associated with periodontial disease. In addition to measuring protease levels using ELISA, it is also important to consider enzyme activity which can be measured using appropriate substrates. Aim: The aim of this work was to measure the proteolyitc activity in gingival crevicular fluid (GCF) from periodontitis patients using zymography and a fluorogenic protease substrate. Materials and Methods: Twenty four GCF samples were collected from patients with established periodontitis who had not received any periodontal treatment in the previous six months. A strip of perio-paper was inserted into the gingival crevice until light resistance was felt. After 30 seconds the perio-paper was removed and placed into 500 ul ice cold 0.01M sodium phosphate buffer, pH 7.2, containing 0.15M sodium chloride, vortex mixed for 30 seconds and stored at -80°C until required. GCF samples (10 ul) were electrophoresed on 4-16% Blue casein zymogram gels at 125V constant voltage for 90 min. Following electrophoresis the gel was washed in renaturation buffer for 30 min and then placed in developing buffer overnight. Areas of protease activity appeared as clear bands against a blue background. The total caseinolytic activity of each GCF sample was measured using a fluorescent assay with resorufin-labelled casein as the substrate. Results: The results showed that both casein zymography and fluorogenic assay methods were suitable for analysing caseinolytic activity in GCF samples from periodontitis patients. Caseinolytic activity was variable in the periodontitis samples studied and may reflect the episodic nature of the disease. Conclusion: Casein zymography and fluorogenic assay methods may be useful in future attempts to measure active episodes of periodontal disease.

LL-37 quantification in gingival crevicular fluid (GCF) from periodontitis patients

Background: LL-37, an anti-microbial peptide belonging to the cathelicidin family, derives its name from two N-terminal leucine residues and the 37 amino acids comprising the peptide. LL-37 is the only known cathelicidin to exist in humans. It exhibits both anti-bacterial and immunomodulatory properties. Objectives: In the current study, LL-37 was quantified in GCF from periodontitis patients. Previous studies have relied on qualitative results from Western blotting to detect LL-37 in GCF. This study aims to quantitatively determine LL-37 levels in GCF. Methods: GCF and bacterial plaque samples, pre- and post non-surgical periodontal treatment, were collected from 4 sites in 12 patients presenting with advanced periodontitis. Plaque samples were analysed by QPCR for the presence or absence of the periodontopathic bacterium Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis). The concentrations of LL-37 in patient samples pre- and post-treatment were deduced by indirect enzyme linked immunosorbent assay (ELISA). Results: Concentrations of LL-37 in samples varied between a minimum and maximum of 1 and 40 ng/ml. LL-37 levels were shown, pre-treatment, to be higher in deep pockets (6-9 mm) compared with shallower pockets (3-5 mm) and highest in those sites which were positive for P. gingivalis. Non-surgical therapy resulted in a significant improvement in clinical indices while expression levels of P. gingivalis were reduced. Following treatment, LL-37 levels in GCF decreased from an average of 6.5 ± 1 - 5.8 ± 1.2 ng/ml. The most interesting observation however was the reduction in LL-37 levels, from an average of 7 ± 1.3 – 2.5 ± 1.1 ng/ml in those sites where P. gingivalis infection was eradicated post-treatment. Conclusions: LL-37 levels are increased at sites showing advanced periodontal disease, reduce following treatment and appear to be linked to the presence of P. gingivalis. This study will further our knowledge of host defence in chronic diseases such as periodontitis.

Multiple Markers of Inflammation in Crevicular Fluid During Experimental Gingivitis

Objective: To evaluate temporal changes in GCF levels of substance P, cathepsin G, interleukin 1 beta (IL-1&beta), neutrophil elastase and alpha1-antitrypsin (&alpha1AT) during development of and recovery from experimental gingivitis. Methods: Healthy human volunteers participated in a split-mouth study: experimental gingivitis was induced using a soft vinyl splint to cover test teeth during brushing over 21 days, after which normal brushing was resumed. Modified gingival index (MGI), gingival bleeding index (BI) and modified Quigley and Hein plaque index (PI) were assessed and 30-second GCF samples taken from 4 paired test and contra-lateral control sites in each subject at days 0, 7, 14, 21, 28 and 42. GCF volume was measured and site-specific quantification of one analyte per GCF sample was performed using radioimmunoassay (substance P), enzyme assay (cathepsin G) or ELISA (IL-1&beta, elastase, &alpha1AT). Site-specific data were analysed using analysis of repeated measurements and paired sample tests. Results: 56 subjects completed the study. All measurements at baseline (day 0) and at control sites throughout the study were low. Clinical indices and GCF volumes at the test sites increased from day 0, peaking at day 21 (difference between test and control for PI, BI, MGI and GCF all p<0.0001) and decreased again to control levels by day 28. Levels of four inflammatory markers showed a similar pattern, with significant differences between test and control apparent at 7 days (substance P p=0.0015; cathepsin G p=0.029; IL-1&beta p=0.026; elastase p=0.0129) and peaking at day 21 (substance P p=0.0023; cathepsin G, IL-1&beta and elastase all p<0.0001). Levels of &alpha1AT showed no apparent pattern over the course of the study. Conclusion: GCF levels of substance P, cathepsin G, IL-1&beta and neutrophil elastase have the potential to act as early markers of experimentally-induced gingival inflammation.

Fluid strategies and outcomes in patients with acute respiratory distress syndrome, systemic inflammatory response syndrome and sepsis: a protocol for a systematic review and meta-analysis

Background
Fluid administration to critically ill patients remains the subject of considerable controversy. While intravenous fluid given for resuscitation may be life-saving, a positive fluid balance over time is associated with worse outcomes in critical illness. The aim of this systematic review is to summarise the existing evidence regarding the relationship between fluid administration or balance and clinically important patient outcomes in critical illness.

Methods
We will search Medline, EMBASE, the Cochrane Central Register of Controlled Trials from 1980 to the present and key conference proceedings from 2009 to the present. We will include studies of critically ill adults and children with acute respiratory distress syndrome (ARDS), sepsis and systemic inflammatory response syndrome (SIRS). We will include randomised controlled trials comparing two or more fluid regimens of different volumes of fluid and observational studies reporting the relationship between volume of fluid administered or fluid balance and outcomes including mortality, lengths of intensive care unit and hospital stay and organ dysfunction. Two independent reviewers will assess articles for eligibility, data extraction and quality appraisal. We will conduct a narrative and/or meta-analysis as appropriate.

Discussion
While fluid management has been extensively studied and discussed in the critical care literature, no systematic review has attempted to summarise the evidence for post-resuscitation fluid strategies in critical illness. Results of the proposed systematic review will inform practice and the design of future clinical trials.

Systematic review registration
PROSPERO CRD42013005608. (http://​www.​crd.​york.​ac.​uk/​PROSPERO/​)

Corrosion Fatigue Behaviour of Laser-welded Shape Memory NiTi Wires in a Simulated Body Fluid

Corrosion fatigue is a fracture process as a consequence of synergistic interactions between the material structure, corrosive environment and cyclic loads/strains. It is difficult to be detected and can cause unexpected failure of engineering components in use. This study reveals a comparison of corrosion fatigue behaviour of laser-welded and bare NiTi wires using bending rotation fatigue (BRF) test coupled with a specifically-designed corrosion cell. The testing medium was Hanks’ solution (simulated body fluid) at 37.5 oC. Electrochemical impedance spectroscopic (EIS) measurement was carried out to monitor the change of corrosion resistance of sample during the BRF test at different periods of time. Experiments indicate that the laser-welded NiTi wire would be more susceptible to the corrosion fatigue attack than the bare NiTi wire. This study can serve as a benchmark for the product designers and engineers to understand the corrosion fatigue behaviour of the NiTi laser weld joint and determine the fatigue life safety factor for NiTi medical devices/implants involving laser welding in the fabrication process.

Resposta do Olival Intensivo e Super-Intensivo a Dois Regimes de Rega: Parâmetros Fisiológicos, Produção e Qualidade

O olival de regadio tem tido grande expansão nos últimos anos no Alentejo, sendo a administração da rega mais adequada às necessidades hídricas um dos fatores determinantes da sua boa gestão. No presente trabalho, avaliou-se a resposta de duas variedades de Olea europaea, Cobrançosa e Arbequina, em regime intensivo e super- intensivo, respetivamente, a duas dotações de rega, a normalmente utilizada pelo agricultor (RA) e outra experimental, com dotações acima (RA+) ou abaixo (RA−) das praticados em RA. Mediram-se os principais parâmetros hídricos das plantas e o teor em clorofilas, e registou-se a assinatura espectral em folhas adultas e jovens, ao meio- dia solar, em três épocas do ano, primavera, final do verão e inverno de 2011. Em Outubro foi feita a colheita, tendo-se quantificado a produção em termos de produção total e teor de óleo na matéria seca, e a qualidade do azeite em termos de acidez e oxidação. Face aos resultados, conclui-se que no olival intensivo de Cobrançosa, na rega experimental (RA+), acima da praticada pelo agricultor, não se verificou diferenças significativas na produção total nem no teor de óleo na matéria seca. Não se verificaram também diferenças significativas entre as regas nos parâmetros hídricos avaliados. Quanto ao olival super-intensivo de Arbequina, a rega experimental (RA−), deficitária relativamente à do agricultor (RA), acarretou menor produção, associada a menor teor relativo de água nas folhas, potenciais hídricos mais negativos e menor condutância estomática no final do verão e inverno, mantendo-se no entanto o teor de óleo nos frutos. O teor em clorofilas e alguns índices de vegetação foram influenciados pelo regime de rega apenas em algumas das datas. Nos dois olivais, as regas experimentais não influenciaram a qualidade do azeite, tendo-se obtido azeites extra virgem com propriedades semelhantes aos das modalidades RA. O estudo prossegue em 2012.

Pegada hídrica de um olival super-intensivo sob clima mediterrânico, utilizando medições de campo e deteção remota

A pegada hídrica de uma cultura representa o volume de água necessário para produzir, relacionando as necessidades hídricas da cultura com a produção. As suas componentes, pegadas hídricas azul, verde e cinzenta, referem-se respectivamente aos volumes de água superficial e subterrânea, precipitação e de água necessária para assimilar a poluição utilizados pela cultura. A determinação das pegadas hídricas azul e verde é normalmente conseguida através da estimativa da evapotranspiração cultural, aplicando coeficientes culturais a uma evapotranspiração de referência, calculada a partir de dados meteorológicos. No presente estudo foram utilizadas medições da evapotranspiração para estimar a pegada hídrica de um olival super-intensivo na região de Évora. As necessidades hídricas foram medidas utilizando um método de fluxo de seiva para determinar a transpiração e o método micrometeorológico das flutuações instantâneas para medir directamente a evapotranspiração. Esta técnica foi utilizada durante um período de tempo limitado, enquanto as medições do fluxo de seiva, que foram efectuadas para períodos alargados, permitiram a extensão dos registos. A evapotranspiração medida directamente apresentou valores de cerca de 3 mm d-1 e o quociente entre evapotranspiração real e evapotranspiração de referência é próximo de 0,6 para o mesmo período. Comparou-se a estimativa da pegada hídrica obtida com o procedimento habitual com a resultante de medições in-situ e utilizando técnicas de deteção remota. A pegada hídrica do olival sob estudo foi inferior às simulações encontradas na literatura, o que pode ser explicado por diferenças na densidade de plantação, produção e gestão da rega. O olival em estudo obteve uma produção elevada, com um azeite que preencheu as características essenciais à classificação de azeite extra virgem, o mais valorizado, o que contraria o efeito do elevado consumo de água, resultando numa pegada hídrica inferior à de olivais não regados ou com menor densidade de plantação.

Metabonomics of human amniotic fluid for prenatal diagnostics

O trabalho apresentado nesta tese teve como principais objectivos contribuir para o conhecimento da composição do líquido amniótico humano (LA), colhido no 2º trimestre de gravidez, assim como investigar possíveis alterações na sua composição devido à ocorrência de patologias pré-natais, recorrendo à metabonómica e procurando, assim, definir novos biomarcadores de doenças da grávida e do feto. Após uma introdução descrevendo o estado da arte relacionado com este trabalho (Capítulo 1) e os princípios das metodologias analíticas usadas (Capítulo 2), seguida de uma descrição dos aspectos experimentais associados a esta tese (Capítulo 3), apresentam-se os resultados da caracterização da composição química do LA (gravidez saudável) por espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN), assim como da monitorização da sua estabilidade durante o armazenamento e após ciclos de congelamento-descongelamento (Capítulo 4). Amostras de LA armazenadas a -20°C registaram alterações significativas, tornando-se estas menos pronunciadas (mas ainda mensuráveis) a -70°C, temperatura recomendada para o armazenamento de LA. Foram também observadas alterações de composição após 1-2 ciclos de congelamento-descongelamento (a ter em conta aquando da reutilização de amostras), assim como à temperatura ambiente (indicando um período máximo de 4h para a manipulação e análise de LA). A aquisição de espectros de RMN de 1H de alta resolução e RMN acoplado (LC-NMR/MS) permitiu a detecção de 75 compostos no LA do 2º trimestre, 6 dos quais detectados pela primeira vez no LA. Experiências de difusão (DOSY) permitiram ainda a caracterização das velocidades de difusão e massas moleculares médias das proteínas mais abundantes. O Capítulo 5 descreve o estudo dos efeitos de malformações fetais (FM) e de cromossomopatias (CD) na composição do LA do 2º trimestre de gravidez. A extensão deste trabalho ao estudo dos efeitos de patologias no LA que ocorrem no 3º trimestre de gravidez é descrita no Capítulo 6, nomeadamente no que se refere ao parto pré-termo (PTD), pré-eclampsia (PE), restrição do crescimento intra-uterino (IUGR), ruptura prematura de membranas (PROM) e diabetes mellitus gestacional (GDM). Como complemento a estes estudos, realizou-se uma análise preliminar da urina materna do 2º trimestre para o estudo de FM e GDM, descrita no Capítulo 7. Para interpretação dos dados analíticos, obtidos por espectroscopia RMN de 1H, cromatografia líquida de ultra eficiência acoplada a espectrometria de massa (UPLC-MS) e espectroscopia do infravermelho médio (MIR), recorreu-se à análise discriminante pelos métodos dos mínimos quadrados parciais e o método dos mínimos quadrados parciais ortogonal (PLS-DA e OPLS-DA) e à correlação espectral. Após análise por validação cruzada de Monte-Carlo (MCCV), os modelos PLS-DA de LA permitiram distinguir as FM dos controlos (sensibilidades 69-85%, especificidades 80-95%, taxas de classificação 80-90%), revelando variações metabólicas ao nível do metabolismo energético, dos metabolismos dos aminoácidos e glícidos assim como possíveis alterações ao nível do funcionamento renal. Observou-se também um grande impacto das FM no perfil metabólico da urina materna (medido por UPLC-MS), tendo no entanto sido registados modelos PLS-DA com menor sensibilidade (40-60%), provavelmente devido ao baixo número de amostras e maior variabilidade da composição da urina (relativamente ao LA). Foram sugeridos possíveis marcadores relacionados com a ocorrência de FM, incluindo lactato, glucose, leucina, valina, glutamina, glutamato, glicoproteínas e conjugados de ácido glucurónico e/ou sulfato e compostos endógenos e/ou exógenos (<1 M) (os últimos visíveis apenas na urina). No LA foram também observadas variações metabólicas devido à ocorrência de vários tipos de cromossomopatias (CD), mas de menor magnitude. Os perfis metabólicos de LA associado a pré- PTD produziram modelos que, apesar do baixo poder de previsão, sugeriram alterações precoces no funcionamento da unidade fetoplacentária, hiperglicémia e stress oxidativo. Os modelos obtidos para os grupos pré- IUGR pré- PE, pré- PROM e pré-diagnóstico GDM (LA e urina materna) registaram baixo poder de previsão, indicando o pouco impacto destas condições na composição do LA e/ou urina do 2º trimestre. Os resultados obtidos demonstram as potencialidades da análise dos perfis metabólicos do LA (e, embora com base em menos estudos, da urina materna) do 2º trimestre para o desenvolvimento de novos e complementares métodos de diagnóstico, nomeadamente para FM e PTD.

Sperm motility in Solea senegalensis: effect of temperature, salinity, pH and ovarian fluid

A análise da mobilidade seminal é uma ferramenta importante para reprodução em aquacultura. Esta é uma técnica in vitro que auxilia a estabulação, manutenção e selecção de lotes de reprodutores. A análise de mobilidade seminal pode tornar-se potencialmente uma ferramenta para o melhoramento das condições do ambiente de fertilização. A utilização do software CASA (Computer Assisted Sperm Analysis) revolucionou a descrição e quantificação específica da mobilidade seminal. A maioria da informação recolhida sobre mobilidade de sémen de peixes baseia-se em espécies de água doce, pelo que é crucial conhecer as condições óptimas de activação da mobilidade de espermatozóides para novas espécies de de água salgada de interesse em aquacultura tal como Solea senegalensis. A optimização das condições de fertilização desta espécie é particularmente importante já que os lotes de reprodutores em cativeiro podem desenvolver disfunções reprodutoras. Este trabalho teve como objectivo realizar a avaliação das condições óptimas de activação da mobilidade do sémen em S. senegalensis em termos de temperatura, salinidade e pH. O segundo objectivo foi realizar a avaliação da influência de fluido ovárico homólogo (S. senegalensis) e heterólogo (Epinephelus marginatus) na mobilidade seminal de S. senegalensis. Deste modo foram realizados dois conjuntos de experiências: 1) mobilidade de sémen de 7 machos analisado através do CASA em diferentes temperaturas, salinidades e pH, 2) mobilidade de sémen de 8 machos activados na presença de diferentes concentrações de fluido ovárico. Os parâmetros do CASA foram registados e posteriormente analisados através de médias e cluster analysis. Concluiu-se que temperaturas mais elevadas (20 ºC) e baixas salinidades (25 ‰ e 30 ‰) da solução de activação ocorre um melhoramento das características de mobilidade seminal, tal como a velocidade. A presença de fluido ovárico em baixas concentrações melhora as características da mobilidade seminal assim como a longevidade dos espermatozóides. O fluido ovárico é consequentemente um factor que estimula a mobilidade seminal que tem sido negligenciado em estudos anteriores. Este estudo demonstrou que durante a época de reprodução a temperatura da água (20 ºC) e a salinidade (25 ‰ e 30 ‰) no tanque são os principais factores que melhoram a activação da mobilidade do sémen, sendo consequentemente uma contribuição importante para compreender a dinâmica do processo de fertilização em S. senegalensis.

A mechanical design approach to testing fluid turbulence over a rough surface

Senior thesis written for Oceanography 444

Fluid Ontologies in the Search for MH370

This paper gives an account of the disappearance of Malaysian Airways Flight MH370 into the southern Indian Ocean in March 2014 and analyses the rare glimpses into remote ocean space this incident opened up. It follows the tenuous clues as to where the aeroplane might have come to rest after it disappeared from radar screens – seven satellite pings, hundreds of pieces of floating debris and six underwater sonic recordings – as ways of entering into and thinking about ocean space. The paper pays attention to and analyses this space on three registers – first, as a fluid, more-than-human materiality with particular properties and agencies; second, as a synthetic situation, a composite of informational bits and pieces scopically articulated and augmented; and third, as geopolitics, delineated by the protocols of international search and rescue. On all three registers – as matter, as data and as law – the ocean is shown to be ontologically fluid, a world defined by movement, flow and flux, posing intractable difficulties for human interactions with it.