A New Mechanism of Quark Energy Loss

We show that a heavy quark moving sufficiently fast through a quark-gluon plasma may lose energy by Cherenkov-radiating mesons. We demonstrate that this takes place in all strongly coupled, large-Nc plasmas with a gravity dual. The energy loss is exactly calculable in these models despite being an O(1/Nc)-effect. We discuss phenomenological implications for heavy-ion collision experiments.

Fatigue prolongée ou chronique d'origine indéterminée : prise en charge pharmacologique et non pharmacologique

Bien que la fatigue prolongée ou chronique soit une plainte très fréquente en médecine de premier recours, une cause biomédicale évidente n'est souvent pas retrouvée. Dans une telle situation, pour les femmes entre 18 et 50 ans avec un taux de ferritine inférieur à 50 µg/l en l'absence d'anémie, un traitement de fer peut être associé à une amélioration de la fatigue. Un traitement adapté est également important en cas de dépression, d'anxiété ou d'insomnie. Dans les autres situations, la prise en charge est essentiellement non pharmacologique sous forme de conseils d'hygiène de vie, d'empathie, de thérapie cognitivo-comportementale ainsi que d'exercices physiques progressifs et adaptés. Although prolonged or chronic fatigue is a very common complaint in primary care medicine, a biomedical obvious cause is often not found. In such a case, for women between 18 and 50 years with a ferritin level of less than 50 µg/l in the absence of anaemia, an iron supplementation may be associated with an improvement in fatigue. Appropriate treatment is also important for depression, anxiety or insomnia. In other cases, the approach is essentially non-pharmacological in the form of lifestyle advice, empathy and cognitive behavioural therapy as well as progressive and adapted physical exercises.

Diploid males support a two-step mechanism of endosymbiont-induced thelytoky in a parasitoid wasp.

BACKGROUND: Haplodiploidy, where females develop from diploid, fertilized eggs and males from haploid, unfertilized eggs, is abundant in some insect lineages. Some species in these lineages reproduce by thelytoky that is caused by infection with endosymbionts: infected females lay haploid eggs that undergo diploidization and develop into females, while males are very rare or absent. It is generally assumed that in thelytokous wasps, endosymbionts merely diploidize the unfertilized eggs, which would then trigger female development. RESULTS: We found that females in the parasitoid wasp Asobara japonica infected with thelytoky-inducing Wolbachia produce 0.7-1.2 % male offspring. Seven to 39 % of these males are diploid, indicating that diploidization and female development can be uncoupled in A. japonica. Wolbachia titer in adults was correlated with their ploidy and sex: diploids carried much higher Wolbachia titers than haploids, and diploid females carried more Wolbachia than diploid males. Data from introgression lines indicated that the development of diploid individuals into males instead of females is not caused by malfunction-mutations in the host genome but that diploid males are most likely produced when the endosymbiont fails to activate the female sex determination pathway. Our data therefore support a two-step mechanism by which endosymbionts induce thelytoky in A. japonica: diploidization of the unfertilized egg is followed by feminization, whereby each step correlates with a threshold of endosymbiont titer during wasp development. CONCLUSIONS: Our new model of endosymbiont-induced thelytoky overthrows the view that certain sex determination mechanisms constrain the evolution of endosymbiont-induced thelytoky in hymenopteran insects. Endosymbionts can cause parthenogenesis through feminization, even in groups in which endosymbiont-diploidized eggs would develop into males following the hosts' sex determination mechanism. In addition, our model broadens our understanding of the mechanisms by which endosymbionts induce thelytoky to enhance their transmission to the next generation. Importantly, it also provides a novel window to study the yet-poorly known haplodiploid sex determination mechanisms in haplodiploid insects.

Sudden cardiac death in forensic medicine - Swiss recommendations for a multidisciplinary approach.

Sudden cardiac death (SCD) is by definition unexpected and cardiac in nature. The investigation is almost invariably performed by a forensic pathologist. Under these circumstances the role of the forensic pathologist is twofold: (1.) to determine rapidly and efficiently the cause and manner of death and (2.) to initiate a multidisciplinary process in order to prevent further deaths in existing family members. If the death is determined to be due to "natural" causes the district attorney in charge often refuses further examinations. However, additional examinations, i.e. extensive histopathological investigations and/or molecular genetic analyses, are necessary in many cases to clarify the cause of death. The Swiss Society of Legal Medicine created a multidisciplinary working group together with clinical and molecular geneticists and cardiologists in the hope of harmonising the approach to investigate SCD. The aim of this paper is to close the gap between the Swiss recommendations for routine forensic post-mortem cardiac examination and clinical recommendations for genetic testing of inherited cardiac diseases; this is in order to optimise the diagnostic procedures and preventive measures for living family members. The key points of the recommendations are (1.) the forensic autopsy procedure for all SCD victims under 40 years of age, (2.) the collection and storage of adequate samples for genetic testing, (3.) communication with the families, and (4.) a multidisciplinary approach including cardiogenetic counselling.

Kunnossapitoyrityksen materiaalitoimintojen kehittäminen

ABB Service Oy:n Itä-Suomen alue on maantieteellisesti laaja, toimipisteitä on useita ja ne ovat asiakasyritysten kunnossapidon ulkoistamisen myötä siirtyneet ABB Service Oy:n vastuulle. Samalla asiakasyrityksen kunnossapitohenkilöstö on myös pääosin siirtynyt ABB Service Oy:n palvelukseen, tästä johtuen toimipisteiden toimintatavat eroavat toisistaan.Työn tavoitteena oli ABB Service Oy:n Itä-Suomen alueella sijaitsevien yhdeksän toimipisteen nykytilakartoituksen perusteella analysoida mahdollisuuksia materiaalitoimintojen sekä toimintatapojen yhtenäistämiseen. Lisäksi tavoitteena oli luoda malli, jonka avulla yksittäisen toimipisteen kehitystarpeita voidaan analysoida. Toimipistekohtainen toimintojen kehittäminen suoritettiin Lappeenrannan, Outokummun ja Kaavin toimipisteissä.Toimenpide-ehdotuksena esitetään materiaalitoiminnoista vastaavien kouluttamista, toimittajayhteistyön tiivistämistä, huomion kiinnittämistä ostokäytäntöihin sekä yhteisten tunnuslukujen käyttöönottamista ja säännöllistä seurantaa. Toimipistekohtaisesti varastojen abc-analyysien suorittaminen, varaosien kriittisyysluokitus sekä tulevan tarpeen ennakointi havaittiin tärkeimmäksi varastointikustannuksia alentavaksi toimenpiteeksi.

Intrinsic ROS-production capacity of nanoparticles

Engineered nanomaterials (ENMs) exhibit special physicochemical properties and thus are finding their way into an increasing number of industries, enabling products with improved properties. Their increased use brings a greater likelihood of exposure to the nanoparticles (NPs) that could be released during the life cycle of nano-abled products. The field of nanotoxicology has emerged as a consequence of the development of these novel materials, and it has gained ever more attention due to the urgent need to gather information on exposure to them and to understand the potential hazards they engender. However, current studies on nanotoxicity tend to focus on pristine ENMs, and they use these toxicity results to generalize risk assessments on human exposure to NPs. ENMs released into the environment can interact with their surroundings, change characteristics and exhibit toxicity effects distinct from those of pristine ENMs. Furthermore, NPs' large surface areas provide extra-large potential interfaces, thus promoting more significant interactions between NPs and other co-existing species. In such processes, other species can attach to a NP's surface and modify its surface functionality, in addition to the toxicity in normally exhibits. One particular occupational health scenario involves NPs and low-volatile organic compounds (LVOC), a common type of pollutant existing around many potential sources of NPs. LVOC can coat a NP's surface and then dominate its toxicity. One important mechanism in nanotoxicology is the creation of reactive oxygen species (ROS) on a NP's surface; LVOC can modify the production of these ROS. In summary, nanotoxicity research should not be limited to the toxicity of pristine NPs, nor use their toxicity to evaluate the health effects of exposure to environmental NPs. Instead, the interactions which NPs have with other environmental species should also be considered and researched. The potential health effects of exposure to NPs should be derived from these real world NPs with characteristics modified by the environment and their distinct toxicity. Failure to suitably address toxicity results could lead to an inappropriate treatment of nano- release, affect the environment and public health and put a blemish on the development of sustainable nanotechnologies as a whole. The main objective of this thesis is to demonstrate a process for coating NP surfaces with LVOC using a well-controlled laboratory design and, with regard to these NPs' capacity to generate ROS, explore the consequences of changing particle toxicity. The dynamic coating system developed yielded stable and replicable coating performance, simulating an important realistic scenario. Clear changes in the size distribution of airborne NPs were observed using a scanning mobility particle sizer, were confirmed using both liquid nanotracking analyses and transmission electron microscopy (TEM) imaging, and were verified thanks to the LVOC coating. Coating thicknesses corresponded to the amount of coating material used and were controlled using the parameters of the LVOC generator. The capacity of pristine silver NPs (Ag NPs) to generate ROS was reduced when they were given a passive coating of inert paraffin: this coating blocked the reactive zones on the particle surfaces. In contrast, a coating of active reduced-anthraquinone contributed to redox reactions and generated ROS itself, despite the fact that ROS generation due to oxidation by Ag NPs themselves was quenched. Further objectives of this thesis included development of ROS methodology and the analysis of ROS case studies. Since the capacity of NPs to create ROS is an important effect in nanotoxicity, we attempted to refine and standardize the use of 2'7-dichlorodihydrofluorescin (DCFH) as a chemical tailored for the characterization of NPs' capacity for ROS generation. Previous studies had reported a wide variety of results, which were due to a number of insufficiently well controlled factors. We therefore cross-compared chemicals and concentrations, explored ways of dispersing NP samples in liquid solutions, identified sources of contradictions in the literature and investigated ways of reducing artificial results. The most robust results were obtained by sonicating an optimal sample of NPs in a DCFH-HRP solution made of 5,M DCFH and 0.5 unit/ml horseradish peroxidase (HRP). Our findings explained how the major reasons for previously conflicting results were the different experimental approaches used and the potential artifacts appearing when using high sample concentrations. Applying our advanced DCFH protocol with other physicochemical characterizations and biological analyses, we conducted several case studies, characterizing aerosols and NP samples. Exposure to aged brake wear dust engenders a risk of potential deleterious health effects in occupational scenarios. We performed microscopy and elemental analyses, as well as ROS measurements, with acellular and cellular DCFH assays. TEM images revealed samples to be heterogeneous mixtures with few particles in the nano-scale. Metallic and non-metallic elements were identified, primarily iron, carbon and oxygen. Moderate amounts of ROS were detected in the cell-free fluorescent tests; however, exposed cells were not dramatically activated. In addition to their highly aged state due to oxidation, the reason aged brake wear samples caused less oxidative stress than fresh brake wear samples may be because of their larger size and thus smaller relative reactive surface area. Other case studies involving welding fumes and differently charged NPs confirmed the performance of our DCFH assay and found ROS generation linked to varying characteristics, especially the surface functionality of the samples. Les nanomatériaux manufacturés (ENM) présentent des propriétés physico-chimiques particulières et ont donc trouvés des applications dans un nombre croissant de secteurs, permettant de réaliser des produits ayant des propriétés améliorées. Leur utilisation accrue engendre un plus grand risque pour les êtres humains d'être exposés à des nanoparticules (NP) qui sont libérées au long de leur cycle de vie. En conséquence, la nanotoxicologie a émergé et gagné de plus en plus d'attention dû à la nécessité de recueillir les renseignements nécessaires sur l'exposition et les risques associés à ces nouveaux matériaux. Cependant, les études actuelles sur la nanotoxicité ont tendance à se concentrer sur les ENM et utiliser ces résultats toxicologiques pour généraliser l'évaluation des risques sur l'exposition humaine aux NP. Les ENM libérés dans l'environnement peuvent interagir avec l'environnement, changeant leurs caractéristiques, et montrer des effets de toxicité distincts par rapport aux ENM originaux. Par ailleurs, la grande surface des NP fournit une grande interface avec l'extérieur, favorisant les interactions entre les NP et les autres espèces présentes. Dans ce processus, d'autres espèces peuvent s'attacher à la surface des NP et modifier leur fonctionnalité de surface ainsi que leur toxicité. Un scénario d'exposition professionnel particulier implique à la fois des NP et des composés organiques peu volatils (LVOC), un type commun de polluant associé à de nombreuses sources de NP. Les LVOC peuvent se déposer sur la surface des NP et donc dominer la toxicité globale de la particule. Un mécanisme important en nanotoxicologie est la création d'espèces réactives d'oxygène (ROS) sur la surface des particules, et les LVOC peuvent modifier cette production de ROS. En résumé, la recherche en nanotoxicité ne devrait pas être limitée à la toxicité des ENM originaux, ni utiliser leur toxicité pour évaluer les effets sur la santé de l'exposition aux NP de l'environnement; mais les interactions que les NP ont avec d'autres espèces environnementales doivent être envisagées et étudiées. Les effets possibles sur la santé de l'exposition aux NP devraient être dérivés de ces NP aux caractéristiques modifiées et à la toxicité distincte. L'utilisation de résultats de toxicité inappropriés peut conduire à une mauvaise prise en charge de l'exposition aux NP, de détériorer l'environnement et la santé publique et d'entraver le développement durable des industries de la nanotechnologie dans leur ensemble. L'objectif principal de cette thèse est de démontrer le processus de déposition des LVOC sur la surface des NP en utilisant un environnement de laboratoire bien contrôlé et d'explorer les conséquences du changement de toxicité des particules sur leur capacité à générer des ROS. Le système de déposition dynamique développé a abouti à des performances de revêtement stables et reproductibles, en simulant des scénarios réalistes importants. Des changements clairs dans la distribution de taille des NP en suspension ont été observés par spectrométrie de mobilité électrique des particules, confirmé à la fois par la méthode dite liquid nanotracking analysis et par microscopie électronique à transmission (MET), et a été vérifié comme provenant du revêtement par LVOC. La correspondance entre l'épaisseur de revêtement et la quantité de matériau de revêtement disponible a été démontré et a pu être contrôlé par les paramètres du générateur de LVOC. La génération de ROS dû aux NP d'argent (Ag NP) a été diminuée par un revêtement passif de paraffine inerte bloquant les zones réactives à la surface des particules. Au contraire, le revêtement actif d'anthraquinone réduit a contribué aux réactions redox et a généré des ROS, même lorsque la production de ROS par oxydation des Ag NP avec l'oxygène a été désactivé. Les objectifs associés comprennent le développement de la méthodologie et des études de cas spécifique aux ROS. Etant donné que la capacité des NP à générer des ROS contribue grandement à la nanotoxicité, nous avons tenté de définir un standard pour l'utilisation de 27- dichlorodihydrofluorescine (DCFH) adapté pour caractériser la génération de ROS par les NP. Des etudes antérieures ont rapporté une grande variété de résultats différents, ce qui était dû à un contrôle insuffisant des plusieurs facteurs. Nous avons donc comparé les produits chimiques et les concentrations utilisés, exploré les moyens de dispersion des échantillons HP en solution liquide, investigué les sources de conflits identifiées dans les littératures et étudié les moyens de réduire les résultats artificiels. De très bon résultats ont été obtenus par sonication d'une quantité optimale d'échantillons de NP en solution dans du DCFH-HRP, fait de 5 nM de DCFH et de 0,5 unité/ml de Peroxydase de raifort (HRP). Notre étude a démontré que les principales raisons causant les conflits entre les études précédemment conduites dans la littérature étaient dues aux différentes approches expérimentales et à des artefacts potentiels dus à des concentrations élevées de NP dans les échantillons. Utilisant notre protocole DCFH avancé avec d'autres caractérisations physico-chimiques et analyses biologiques, nous avons mené plusieurs études de cas, caractérisant les échantillons d'aérosols et les NP. La vielle poussière de frein en particulier présente un risque élevé d'exposition dans les scénarios professionnels, avec des effets potentiels néfastes sur la santé. Nous avons effectué des analyses d'éléments et de microscopie ainsi que la mesure de ROS avec DCFH cellulaire et acellulaire. Les résultats de MET ont révélé que les échantillons se présentent sous la forme de mélanges de particules hétérogènes, desquels une faible proportion se trouve dans l'échelle nano. Des éléments métalliques et non métalliques ont été identifiés, principalement du fer, du carbone et de l'oxygène. Une quantité modérée de ROS a été détectée dans le test fluorescent acellulaire; cependant les cellules exposées n'ont pas été très fortement activées. La raison pour laquelle les échantillons de vielle poussière de frein causent un stress oxydatif inférieur par rapport à la poussière de frein nouvelle peut-être à cause de leur plus grande taille engendrant une surface réactive proportionnellement plus petite, ainsi que leur état d'oxydation avancé diminuant la réactivité. D'autres études de cas sur les fumées de soudage et sur des NP différemment chargées ont confirmé la performance de notre test DCFH et ont trouvé que la génération de ROS est liée à certaines caractéristiques, notamment la fonctionnalité de surface des échantillons.

Influence of the feeding mechanism on deposits of square particles

In a previous paper [Hidalgo et al., Phys. Rev. Lett. 103, 118001 (2009)] it was shown that square particles deposited in a silo tend to align with a diagonal parallel to the gravity, giving rise to a deposit with very particular properties. Here we explore, both experimentally and numerically, the effect on these properties of the filling mechanism. In particular, we modify the volume fraction of the initial configuration from which the grains are deposited. Starting from a very dilute case, increasing the volume fraction results in an enhancement of the disorder in the final deposit characterized by a decrease of the final packing fraction and a reduction of the number of particles oriented with their diagonal in the direction of gravity. However, for very high initial volume fractions, the final packing fraction increases again. This result implies that two deposits with the same final packing fraction can be obtained from very different initial conditions. The structural properties of such deposits are analyzed, revealing that, although the final volume fraction is the same, their micromechanical properties notably differ.

Phospholipid bilayer perturbing-properties underlying lysis induced by pH-sensitive cationic lysine-based surfactants in biomembranes

Many strategies for treating diseases require the delivery of drugs into the cell cytoplasm following internalization within endosomal vesicles. Thus, compounds triggered by low pH to disrupt membranes and release endosomal contents into the cytosol are of particular interest. Here, we report novel cationic lysine-based surfactants (hydrochloride salts of Nε- and Nα-acyl lysine methyl ester) that differ in the position of the positive charge and the length of the alkyl chain. Amino acid-based surfactants could be promising novel biomaterials in drug delivery systems, given their biocompatible properties and low cytotoxic potential. We examined their ability to disrupt the cell membrane in a range of pH values, concentrations and incubation times, using a standard hemolysis assay as a model of endosomal membranes. Furthermore, we addressed the mechanism of surfactant-mediated membrane destabilization, including the effects of each surfactant on erythrocyte morphology as a function of pH. We found that only surfactants with the positive charge on the α-amino group of lysine showed pH-sensitive hemolytic activity and improved kinetics within the endosomal pH range, indicating that the positive charge position is critical for pH-responsive behavior. Moreover, our results showed that an increase in the alkyl chain length from 14 to 16 carbon atoms was associated with a lower ability to disrupt cell membranes. Knowledge on modulating surfactant-lipid bilayer interactions may help us to develop more efficient biocompatible amino acid-based drug delivery devices.