Combining Near-Field and Far-Field Microscopy: A new method for nanoscale super-resolution imaging

Lähikenttä- ja kaukokenttämikroskopian yhdistäminen: Uusi korkearesoluutioinen menetelmä nanokuvantamiseen. Osteoporoosi on sairaus, jossa luun uudistumisprosessi ei ole enää tasapainossa. Uuden luun muodostuminen on hitaampaa johtuen osteoblastien laskeneesta aktiivisuudesta. Yksi keino estää osteoporoosin syntyä on estää osteoklastien sitoutuminen luun pinnalle, jolloin ne eivät aloita luun syömisprosessia. Tämän Pro gradu -tutkielman tarkoituksena on luoda uusi työkalu osteoklastien sitoutumisen tutkimiseen samanaikaisesti fluoresenssi- ja atomivoimamikroskoopilla. Tätä tarkoitusta varten yhdistettiin atomivoimamikroskooppi sekä STED mikroskooppi. Kirjallisuuskatsauksessa käydään läpi yksityiskohtaisesti molempien mikroskooppitekniikoiden teoriat. Kokeellisessa osiossa esitetään käytetyt metodit ja alustavat tulokset uudella systeemillä. Lisäksi keskustellaan lyhyesti kuvan analysoinnista ImageJohjelmalla. Konfokaalisen fluoresenssimikroskoopin ja atomivoimamikroskoopin yhdistelmä on keksitty jo aikaisemmin, mutta tavallisen konfokaalimikroskoopin erottelukyvyn raja on noin 200 nanometriä johtuen valon diffraktioluonteesta. Yksityiskohdat eivät erotu, jos ne ovat pienempiä kuin puolet käytettävästä aallonpituudesta. STED mikroskooppi mahdollistaa fluoresenssikuvien taltioimisen solunsisäisistä prosesseista 50 nanometrin lateraalisella erotuskyvyllä ja atomivoimamikroskooppi antaa topografista tietoa näytteestä nanometrien erotuskyvyllä. Biologisia näytteitä kuvannettaessa atomivoimamikroskoopin erotuskyky kuitenkin huononee ja yleensä saavutetaan 30-50 nanometrin erotuskyky. Kuvien kerrostaminen vaatii vertauspisteitä ja tätä varten käytettiin atomivoimamikroskoopin kärjen tunnistamista ja referenssipartikkeleita. Kuva-analysointi suoritettiin ImageJ-kuvankäsittelyohjelmalla. Tuloksista nähdään, että referenssipartikkelit ovat hyviä, mutta niiden sijoittaminen tarkasti tietylle kohdealueelle on hankalaa nanoskaalassa. Tästä johtuen kärjen havaitseminen fluoresenssikuvassa on parempi metodi. Atomivoimamikroskoopin kärki voidaan päällystää fluoresoivalla aineella, mutta tämä lisää kärjen aiheuttamaa konvoluutiota mittausdataan. Myös valon takaisinsirontaa kärjestä voidaan tutkia, jolloin konvoluutio ei lisäänny. Ensimmäisten kuvien kerrostamisessa käytettiin hyväksi fluoresoivalla aineella päällystettyä kärkeä ja lopputuloksessa oli vain 50 nanometrin yhteensopimattomuus fluoresenssi- ja topografiakuvan kanssa. STED mikroskoopin avulla nähdään leimattujen proteiinien tarkat sijainnit tiettynä ajankohtana elävän solun sisällä. Samaan aikaan pystytään kuvantamaan solun fyysisiä muotoja tai mitata adheesiovoimia atomivoimamikroskoopilla. Lisäksi voidaan käyttää funktinalisoitua kärkeä, jolla voidaan laukaista signalointitapahtumia solun ja soluväliaineen välillä. Sitoutuminen soluväliaineeseen voidaan rekisteröidä samoin kuin adheesiomediaattorien sijainnit sitoutumisalueella. Nämä dynaamiset havainnot tuottavat uutta informaatiota solun signaloinnista, kun osteoklasti kiinnittyy luun pintaan. Tämä teknologia tarjoaa uuden näkökulman monimutkaisiin signalointiprosesseihin nanoskaalassa ja tulee ratkaisemaan lukemattoman määrän biologisia ongelmia.

Accuracy and efficiency evaluation of point-centered quarter method variations for vegetation sampling in an araucaria forest

In order to verify Point-Centered Quarter Method (PCQM) accuracy and efficiency, using different numbers of individuals by per sampled area, in 28 quarter points in an Araucaria forest, southern Paraná, Brazil. Three variations of the PCQM were used for comparison associated to the number of sampled individual trees: standard PCQM (SD-PCQM), with four sampled individuals by point (one in each quarter), second measured (VAR1-PCQM), with eight sampled individuals by point (two in each quarter), and third measuring (VAR2-PCQM), with 16 sampled individuals by points (four in each quarter). Thirty-one species of trees were recorded by the SD-PCQM method, 48 by VAR1-PCQM and 60 by VAR2-PCQM. The level of exhaustiveness of the vegetation census and diversity index showed an increasing number of individuals considered by quadrant, indicating that VAR2-PCQM was the most accurate and efficient method when compared with VAR1-PCQM and SD-PCQM.

Orthogonal function method in modelling paper web quality variation

This work is devoted to the analysis of signal variation of the Cross-Direction and Machine-Direction measurements from paper web. The data that we possess comes from the real paper machine. Goal of the work is to reconstruct the basis weight structure of the paper and to predict its behaviour to the future. The resulting synthetic data is needed for simulation of paper web. The main idea that we used for describing the basis weight variation in the Cross-Direction is Empirical Orthogonal Functions (EOF) algorithm, which is closely related to Principal Component Analysis (PCA) method. Signal forecasting in time is based on Time-Series analysis. Two principal mathematical procedures that we used in the work are Autoregressive-Moving Average (ARMA) modelling and Ornstein–Uhlenbeck (OU) process.

Preferred Offer as a Method in Competitive Bidding

The objective of this master’s thesis was to find means and measures by which an industrial manufacturing company could find cost-competitive solutions in a price-driven market situation. Initially, it was essential to find individual high customer value spots from the offering. The study addressed this in an innovative way by providing the desired information for the entire range of offering. The research was carried out using the constructivist approach method. Firstly, the project and solution marketing literature was reviewed in order to establish an overview of the processes and strategies involved. This information was then used in conjunction with the company’s specific offering data to conduct a construction. This construction can be used in various functions within the target company to streamline and optimize the specifications into so-called “preferred offers”. The study also presents channels and methods with which to exploit the construction in practice in the target company. The study aimed to bring concrete improvements in competitiveness and profitability. One result of this study was the creation of a training material for internal use. This material is now used in several countries to inform and present to the staff the cost-competitive aspects of the target company’s offering.

Genetic transformation of Eucalyptus camaldulensis by agrobalistic method

Eucalyptus stands in the setting of worldwide forestry due to its adaptability, rapid growth, production of high-quality and low cost of wood pulp fibers. The eucalyptus convetional breeding is impaired mainlly by the long life cycle making the genetic transformation systems an important tool for this purpose. However, this system requires in vitro eficient protocols for plant induction, regeneration and seletion, that allow to obtain transgenic plants from the transformed cell groups. The aim of this work was to evaluate the callus formation and to optimize the leaves and callus genetic transformation protocol by using the Agrobacterium tumefaciens system. Concerning callus formation, two different culture media were evaluated: MS medium supplemented with auxin, cytokinin (M1) and the MS medium with reduced nitrogen concentration and supplemented with auxin, cytokinin coconut water (M2). To establish the leave genetic transformation, those were exposed to agrobiolistics technique (gene gun), to tissue injury, and A. tumesfasciens EHA 105 contening the vetor pCambia 3301 (35S::GUS::NOS), for gene transference and to establish the callus transformation thoses were exposed only to A. tumefasciens. For both experiments, the influence of different infection periods was evaluated. The M2 medium provided the best values for callus sizea and fresh and dry weight. The leaves genetic transformation using the agrobiolistics technique was effective, the gus gene transient expression could be observed. No significant differences were obtained in the infection periods (4, 6 and 8 minutes). The callus genetic transformation with A. tumefaciens also promotend the gus gene transient expression on the callus co-cultiveted for 15 e 30 minutes. The transformed callus was transfered to a regeneration and selection medium and transformed plants were obtained.