Understanding growth mechanisms and tribocorrosion behaviour of porous TiO2 anodic films containing calcium, phosphorous and magnesium

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Wear and Corrosion Interactions on Titanium in Oral Environment: Literature Review

The oral cavity is a complex environment where corrosive substances from dietary, human saliva, and oral biofilms may accumulate in retentive areas of dental implant systems and prostheses promoting corrosion at their surfaces. Additionally, during mastication, micromovements may occur between prosthetic joints causing a relative motion between contacting surfaces, leading to wear. Both processes (wear and corrosion) result in a biotribocorrosion system once that occurs in contact with biological tissues and fluids. This review paper is focused on the aspects related to the corrosion and wear behavior of titanium-based structures in the oral environment. Furthermore, the clinical relevance of the oral environment is focused on the harmful effect that acidic substances and biofilms, formed in human saliva, may have on titanium surfaces. In fact, a progressive degradation of titanium by wear and corrosion (tribocorrosion) mechanisms can take place affecting the performance of titanium-based implant and prostheses. Also, the formation of wear debris and metallic ions due to the tribocorrosion phenomena can become toxic for human tissues. This review gathers knowledge from areas like materials sciences, microbiology, and dentistry contributing to a better understanding of bio-tribocorrosion processes in the oral environment.

Nos limites do Jequitinhonha e Mucuri (MG): políticas públicas direcionadas ao espaço rural

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Morphology and Deformation Mechanisms and Tensile Properties of Tetrafunctional Multigraft Copolymers

Morphology and deformation mechanisms and tensile properties of tetrafunctional multigraft (MG) polystrene-g-polyisoprene (PS-g-PI) copolymers were investigated dependent on PS volume fraction and number of branch points. The combination of various methods such as TEM, real time synchrotron SAXS, rheo-optical FTIR, and tensile tests provides comprehensive information at different dimension levels.TEMand SAXS studies revealed that the number of branch points has no obvious influence on the microphase-separated morphology of tetrafunction MG copolymers with 16 wt % PS. But for tetrafunctional MG copolymers with 25 wt % PS, the size and integrity of PS microdomains decrease with increasing number of branch point. The deformation mechanisms ofMGcopolymers are highly related to the morphology. Dependent on the microphase-separated morphology and integrity of the PS phase, the strain-induced orientation of the PS phase is at different size scales. Polarized FT-IR spectra analysis reveals that, for all investigated MG copolymers, the PI phase shows strain-induced orientation along SD at molecular scale. The proportion of the PI block effectively bridging PS domains controls the tensile properties of the MGcopolymers at high strain, while the stress-strain behavior in the low-mediate strain region is controlled by the continuity of PS microdomains. The special molecular architecture, which leads to the higher effective functionality of PS domains and the higher possibility for an individual PI backbone being tethered with a large number of PS domains, is proposed to be the origin of the superelasticity for MG copolymers.

Effects of chemical composition on the corrosion of dental alloys

The aim of this study was to determine the effect of the oral environment on the corrosion of dental alloys with different compositions, using electrochemical methods. The corrosion rates were obtained from the current-potential curves and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The effect of artificial saliva on the corrosion of dental alloys was dependent on alloy composition. Dissolution of the ions occurred in all tested dental alloys and the results were strongly dependent on the general alloy composition. Regarding the alloys containing nickel, the Ni-Cr and Ni-Cr-Ti alloys released 0.62 mg/L of Ni on average, while the Co-Cr dental alloy released ions between 0.01 and 0.03 mg/L of Co and Cr, respectively.The open-circuit potential stabilized at a higher level with lower deviation (standard deviation: Ni-Cr-6Ti = 32 mV/SCE and Co-Cr = 54 mV/SCE). The potenciodynamic curves of the dental alloys showed that the Ni-based dental alloy with >70 wt% of Ni had a similar curve and the Co-Cr dental alloy showed a low current density and hence a high resistance to corrosion compared with the Ni-based dental alloys. Some changes in microstructure were observed and this fact influenced the corrosion behavior for the alloys. The lower corrosion resistance also led to greater release of nickel ions to the medium. The quantity of Co ions released from the Co-Cr-Mo alloy was relatively small in the solutions. In addition, the quantity of Cr ions released into the artificial saliva from the Co-Cr alloy was lower than Cr release from the Ni-based dental alloys.

Hypothyroidism in adult male rats alters posttranscriptional mechanisms of luteinizing hormone biosynthesis

BACKGROUND: Studies in men are not consistent regarding the effects of thyroid hormone on the production of gonadotropins. In hypothyroidism consequent to diverse causes, an increase or no change in serum luteinizing hormone (LH) have been reported. The attempt to explain the mechanisms involved in this pathology using rats as an experimental model also seems to repeat this divergence, since hypothyroidism has been shown to induce hypogonadotropic hypogonadism, a hypergonadotropic state, or not to affect the basal levels of LH. Notably, the promoter region of the gene encoding the Lh beta subunit and GnRH (gonadotropin-releasing factor) does not contain a thyroid responsive element. Therefore, we investigated the hypothesis that, in male rats, posttranscriptional mechanisms of LH synthesis are altered in hypothyroidism. We also attempted to determine if hypothyroidism directly affects testicular function in male rats. METHODS: Male Wistar rats, 60 days old, were thyroidectomized or sham-operated. After 20 days, they were decapitated, and the pituitaries were collected and analyzed for Lh mRNA, LH content, poly(A) tail length, and polysome profile. The testes were collected and analyzed for Lh receptor mRNA, LH receptor content, and histology using morphometric analyses. The testis, epididymis, seminal vesicle, and ventral prostate were weighed, and serum concentrations of LH, testosterone, thyrotropin (TSH), and triiodothyronine (T3) were measured. RESULTS: Hypothyroidism was associated, in the pituitary, with an increase in Lh mRNA expression, a reduction in Lh mRNA poly(A) tail length, a reduction in the number of LH transcripts associated with polysomes. Pituitary LH was decreased but serum LH was increased from 102 to 543 pg/mL. Despite this, serum testosterone concentrations were decreased from 1.8 to 0.25 ng/mL. A decreased germinative epithelium height of the testes and a reduced weight of androgen-responsive tissues were observed (ventral prostrate: 74 vs. 23 mg/100 g body weight [BW]; seminal vesicle undrained: 280 vs. 70 mg/100 g BW; and seminal vesicle drained: 190 vs. 60 mg/100 g BW). CONCLUSIONS: Hypothyroidism in adult male rats has dual effects on the pituitary testicular axis. It alters posttranscriptional mechanisms of LH synthesis and probably has a direct effect on testicular function. However, these data suggest the possibility that reduced LH bioactivity may account in part for impaired testicular function.

Polymer controlled mineralization of zinc phosphate hydrates and applications in corrosion protection, catalysis and biomedicine

ZUSAMMENFASSUNG Die Tauglichkeit von Hybridmaterialien auf der Basis von Zinkphosphathydrat-Zementen zum Einsatz als korrosionshemmende anorganische Pigmente oder zur prothetischen und konservierenden Knochen- und Zahntherapie wird weltweit empirisch seit den neunziger Jahren intensiv erforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden zuerst Referenzproben, d.h. alpha-und beta-Hopeite (Abk. a-,b-ZPT) dank eines hydrothermalen Kristallisationsverfahrens in wässerigem Milieu bei 20°C und 90°C hergestellt. Die Kristallstruktur beider Polymorphe des Zinkphosphattetrahydrats Zn3(PO4)2  4 H2O wurde komplett bestimmt. Einkristall-strukturanalyse zeigt, daß der Hauptunterschied zwischen der alpha-und beta-Form des Zinkphosphattetrahydrats in zwei verschiedenen Anordnungen der Wasserstoffbrücken liegt. Die entsprechenden drei- und zweidimensionalen Anordnungen der Wasserstoffbrücken der a-und b-ZPT induzieren jeweils unterschiedliches thermisches Verhalten beim Aufwärmen. Während die alpha-Form ihr Kristallwasser in zwei definierten Stufen verliert, erzeugt die beta-Form instabile Dehydratationsprodukt. Dieses entspricht zwei unabhängigen, aber nebeneinander ablaufenden Dehydratationsmechanismen: (i) bei niedrigen Heizraten einen zweidimensionalen Johnson-Mehl-Avrami (JMA) Mechanismus auf der (011) Ebene, der einerseits bevorzugt an Kristallkanten stattfindet und anderseits von existierenden Kristalldefekten auf Oberflächen gesteuert wird; (ii) bei hohen Heizraten einem zweidimensionalen Diffusionsmechanismus (D2), der zuerst auf der (101) Ebene und dann auf der (110) Ebene erfolgt. Durch die Betrachtung der ZPT Dehydratation als irreversibele heterogene Festkörperstufenreaktion wurde dank eines „ähnlichen Endprodukt“-Protokolls das Dehydratationsphasendiagramm aufgestellt. Es beschreibt die möglichen Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Hydratationszuständen und weist auf die Existenz eines Übergangszustandes um 170°C (d.h. Reaktion b-ZPT  a-ZPT) hin. Daneben wurde auch ein gezieltes chemisches Ätzverfahren mit verdünnten H3PO4- und NH3 Lösungen angewendet, um die ersten Stufe des Herauslösens von Zinkphosphat genau zu untersuchen. Allerdings zeigen alpha- und beta-Hopeite charakteristische hexagonale und kubische Ätzgruben, die sich unter kristallographischer Kontrolle verbreitern. Eine zuverlässige Beschreibung der Oberfächenchemie und Topologie konnte nur durch AFM und FFM Experimente erfolgen. Gleichzeitig konnte in dieser Weise die Oberflächendefektdichte und-verteilung und die Volumenauflösungsrate von a-ZPT und b-ZPT bestimmt werden. Auf einem zweiten Weg wurde eine innovative Strategie zur Herstellung von basischen Zinkphosphatpigmenten erster und zweiter Generation (d.h. NaZnPO4  1H2O und Na2ZnPO4(OH)  2H2O) mit dem Einsatz von einerseits oberflächenmodifizierten Polystyrolatices (z.B. produziert durch ein Miniemulsionspolymerisationsverfahren) und anderseits von Dendrimeren auf der Basis von Polyamidoamid (PAMAM) beschritten. Die erhaltene Zeolithstruktur (ZPO) hat in Abhängigkeit von steigendem Natrium und Wassergehalt unterschiedliche kontrollierte Morphologie: hexagonal, würfelförmig, herzförmig, sechsarmige Sterne, lanzettenförmige Dendrite, usw. Zur quantitativen Evaluierung des Polymereinbaus in der Kristallstruktur wurden carboxylierte fluoreszenzmarkierte Latices eingesetzt. Es zeigt sich, daß Polymeradditive nicht nur das Wachstum bis zu 8 µm.min-1 reduzierten. Trotzdem scheint es auch als starker Nukleationsbeschleuniger zu wirken. Dank der Koordinationschemie (d.h. Bildung eines sechszentrigen Komplexes L-COO-Zn-PO4*H2O mit Ligandenaustausch) konnten zwei einfache Mechanismen zur Wirkung von Latexpartikeln bei der ZPO Kristallisation aufgezeigt werden: (i) ein Intrakorona- und (ii) ein Extrakorona-Keimbildungsmechanismus. Weiterhin wurde die Effizienz eines Kurzzeit- und Langzeitkorrosionschutzes durch maßgeschneiderte ZPO/ZPT Pigmente und kontrollierte Freisetzung von Phosphationen in zwei Näherungen des Auslösungsgleichgewichts abgeschätzt: (i) durch eine Auswaschungs-methode (thermodynamischer Prozess) und (ii) durch eine pH-Impulsmethode (kinetischer Prozess. Besonders deutlich wird der Ausflösungs-Fällungsmechanismus (d.h. der Metamorphismus). Die wesentliche Rolle den Natriumionen bei der Korrosionshemmung wird durch ein passendes zusammensetzungsabhängiges Auflösungsmodell (ZAAM) beschrieben, das mit dem Befund des Salzsprühteste und der Feuchtigkeitskammertests konsistent ist. Schließlich zeigt diese Arbeit das herausragende Potential funktionalisierter Latices (Polymer) bei der kontrollierten Mineralisation zur Herstellung maßgeschneiderter Zinkphosphat Materialien. Solche Hybridmaterialien werden dringend in der Entwicklung umweltfreundlicher Korrosionsschutzpigmente sowie in der Dentalmedizin benötigt.

In-situ DRIFT/MS study of the conversion of ethanol on mixed Mg/Si oxides

Due to the high price of natural oil and harmful effects of its usage, as the increase in emission of greenhouse gases, the industry focused in searching of sustainable types of the raw materials for production of chemicals. Ethanol, produced by fermentation of sugars, is one of the more interesting renewable materials for chemical manufacturing. There are numerous applications for the conversion of ethanol into commodity chemicals. In particular, the production of 1,3-butadiene whose primary source is ethanol using multifunctional catalysts is attractive. With the 25% of world rubber manufacturers utilizing 1,3-butadiene, there is an exigent need for its sustainable production. In this research, the conversion of ethanol in one-step process to 1,3-butadiene was studied. According to the literature, the mechanisms which were proposed to explain the way ethanol transforms into butadiene require to have both acid and basic sites. But still, there are a lot of debate on this topic. Thus, the aim of this research work is a better understanding of the reaction pathways with all the possible intermediates and products which lead to the formation of butadiene from ethanol. The particular interests represent the catalysts, based on different ratio Mg/Si in comparison to bare magnesia and silica oxides, in order to identify a good combination of acid/basic sites for the adsorption and conversion of ethanol. Usage of spectroscopictechniques are important to extract information that could be helpful for understanding the processes on the molecular level. The diffuse reflectance infrared spectroscopy coupled to mass spectrometry (DRIFT-MS) was used to study the surface composition of the catalysts during the adsorption of ethanol and its transformation during the temperature program. Whereas, mass spectrometry was used to monitor the desorbed products. The set of studied materials include MgO, Mg/Si=0.1, Mg/Si=2, Mg/Si=3, Mg/Si=9 and SiO2 which were also characterized by means of surface area measurements.

Mechanisms Contributing to Tyrosin Kinase Inhibitor Resistance in GISTs: Toward a Personalized Therapy

Gastrointestinal stromal tumors (GISTs) are the most common mesenchymal tumors in the gastrointestinal tract. This work considers the pharmacological response in GIST patients treated with imatinib by two different angles: the genetic and somatic point of view. We analyzed polymorphisms influence on treatment outcome, keeping in consideration SNPs in genes involved in drug transport and folate pathway. Naturally, all these intriguing results cannot be considered as the only main mechanism in imatinib response. GIST mainly depends by oncogenic gain of function mutations in tyrosin kinase receptor genes, KIT or PDGFRA, and the mutational status of these two genes or acquisition of secondary mutation is considered the main player in GIST development and progression. To this purpose we analyzed the secondary mutations to better understand how these are involved in imatinib resistance. In our analysis we considered both imatinib and the second line treatment, sunitinib, in a subset of progressive patients. KIT/PDGFRA mutation analysis is an important tool for physicians, as specific mutations may guide therapeutic choices. Currently, the only adaptations in treatment strategy include imatinib starting dose of 800 mg/daily in KIT exon-9-mutated GISTs. In the attempt to individualize treatment, genetic polymorphisms represent a novelty in the definition of biomarkers of imatinib response in addition to the use of tumor genotype. Accumulating data indicate a contributing role of pharmacokinetics in imatinib efficacy, as well as initial response, time to progression and acquired resistance. At the same time it is becoming evident that genetic host factors may contribute to the observed pharmacokinetic inter-patient variability. Genetic polymorphisms in transporters and metabolism may affect the activity or stability of the encoded enzymes. Thus, integrating pharmacogenetic data of imatinib transporters and metabolizing genes, whose interplay has yet to be fully unraveled, has the potential to provide further insight into imatinib response/resistance mechanisms.

Identification and dissolution behavior of the secondary uranium minerals in the corrosion products of Depleted Uranium (DU) ammunition formed in soils

In der vorliegenden Studie wurden verschiedene Techniken eingesetzt um drei Proben (4, 7, and 8) die aus denrnKorrosionsprodukten von aus dem Kosovo Krieg stammenden Munitionskugeln, bestehend aus abgereichertem Uranrn(Depleted Uranium - DU), zu untersuchen. Als erstes Verfahren wurde die Raman-Spektroskopie eingesetzt. Hierbeirnzeigte sichin den Proben, charakterisiert durch einen Doppelpeak, die Anwesenheit von Schoepitrn(UO2)8O2(OH)12(H2O)12. Der erste und zweite Peakzeigte sich im Spektralbereich von 840,3-842,5 cm-1rnbeziehungsweise 853,6-855,8 cm-1. Diese Werte stimmen mit den Literaturwerten für Raman-Peaks für Schoepitrnüberein. Des Weiteren wurde bei dieser Untersuchungsmethode Becquerelite Ca(UO2)6O4(OH)6(H2O)8 mit einemrnPeak im Bereich zwischen 829 to 836 cm-1 gefunden. Aufgrund des Fehlens des Becquerelitespektrums in derrnSpektralbibliothek wurde eine in der Natur vorkommende Variante analysiert und deren Peak bei 829 cm-1 bestimmt,rnwas mit den Ergebnissen in den Proben korrespondiert. Mittels Röntgenbeugung (X-Ray Diffraction, XRD) zeigtenrnsich in allen Proben ähnliche Spektren. Das lässt darauf schließen, dass das pulverisierte Material in allen Probenrndas gleiche ist. Hierbei zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung mit Schoepit und/oder meta-rnSchoepit(UO2)8O2(OH)12(H2O)10, sowie Becquerelite. Weiterhin war weder Autunit, Sabugalit noch Uranylphosphatrnanwesend, was die Ergebnisse einer anderen Studie, durchgeführt an denselben Proben, wiederlegt. DiernAnwesenheit von P, C oder Ca im Probenmaterial konnte ausgeschlossen werden. Im Falle von Calciumkann diesrnmit der Anwesenheit von Uran erklärt werden, welches aufgrund seines Atomradius bevorzugt in Becquerelite (1:6)rneingebaut wird. Die beiden Hauptpeaks für Uran lagen im Falle von U 4f 7/2 bei 382.0 eV und im Falle von U 4f 5/2rnbei 392 eV. Diese Werte mit den Literaturwerten für Schoepit und meta-Schoepitüberein. Die Ergebnissernelektronenmikroskopischen Untersuchung zeigen U, O, Ca, Ti als dominante Komponenten in allen Messungen.rnElemente wie Si, Al, Fe, S, Na, und C wurden ebenfalls detektiert; allerdings kann nicht ausgeschlossen werden,rndass diese Elemente aus dem Boden in der unmittelbaren Umgebung der Munitionsgeschosse stammen. Gold wurdernebenfalls gemessen, was aber auf die Goldarmierung in den Probenaufbereitungsbehältern zurückgeführt werdenrnkann. Die Elektronenmikroskopie zeigte außerdem einige Stellen in denen elementares Uran und Bodenmineralernsowie sekundäre Uranminerale auftraten. Die Elementübersicht zeigt einen direkten Zusammenhang zwischen U andrnCa und gleichzeitig keine Korrelation zwischen U und Si, oder Mg. Auf der anderen Seite zeigte sich aber einrnZusammenhang zwischen Si und Al da beide Konstituenten von Bodenmineralen darstellen. Eine mit Hilfe derrnElektronenstrahlmikroanalyse durchgeführte quantitative Analyse zeigte den Massenanteil von Uran bei ca. 78 - 80%,rnwas mit den 78,2% and 79,47% für Becquerelite beziehungsweise Schoepit aufgrund ihrer Summenformelrnkorrespondiert. Zusätzlich zeigt sich für Calcium ein Massenanteil von 2% was mit dem Wert in Becquerelite (2.19%)rnrecht gut übereinstimmt. Der Massenanteil von Ti lag in einigen Fällen bei 0,77%, was auf eine noch nicht korrodierternDU-Legierung zurückzuführen ist. Ein Lösungsexperiment wurde weiterhin durchgeführt, wobei eine 0,01 M NaClO4-rnLösung zum Einsatz kam in der die verbliebene Probensubstanz der Korrosionsprodukte gelöst wurde;rnNatriumperchlorate wurde hierbei genutzt um die Ionenstärke bei 0,01 zu halten. Um Verunreinigungen durchrnatmosphärisches CO2 zu vermeiden wurden die im Versuch für die drei Hauptproben genutzten 15 Probenbehälterrnmit Stickstoffgas gespült. Eine Modelkalkulation für den beschriebenen Versuchsaufbau wurde mit Visual MINTEQrnv.3.0 für die mittels vorgenannten Analysemethoden beschriebenen Mineralphasen im pH-Bereich von 6 – 10 imrnFalle von Becquerelite, und Schoepit berechnet. Die modellierten Lösungskurven wurden unter An- und Abwesenheitrnvon atmosphärischem CO2 kalkuliert. Nach dem Ende des Lösungsexperiments (Dauer ca. 6 Monate) zeigten diernKonzentrationen des gelösten Urans, gemessen mittels ICP-OES, gute Übereinstimmung mit den modelliertenrnSchoepit und Becquerelite Kurven. Auf Grund des ähnlichen Löslichkeitverhaltens war es nicht möglich zwichen denrnbeiden Mineralen zu unterscheiden. Schoepit kontrolliert im sauren Bereich die Löslichkeit des Urans, währendrnbecquerelit im basichen am wenigsten gelöst wird. Des Weiteren bleibt festzuhalten, dass ein Anteil an CO2 in diernverschlossenen Probenbehälter eingedrungen ist, was sich mit der Vorhersage der Modeldaten deckt. Die Löslichkeitrnvon Uran in der Lösung als Funktion des pH-Wertes zeigte die niedrigsten Konzentrationen im Falle einer Zunahmerndes pH-Wertes von 5 auf 7 (ungefähr 5,1 x 10-6 mol/l) und einer Zunahme des pH-Wertes auf 8 (ungefähr 1,5 x 10-6rnmol/l bei). Oberhalb dieses Bereichs resultiert jeder weitere Anstieg des pH-Wertes in einer Zunahme gelösten Uransrnin der Lösung. Der ph-Wert der Lösung wie auch deren pCO2-Wert kontrollieren hier die Menge des gelösten Urans.rnAuf der anderen Seite zeigten im Falle von Becquerelite die Ca-Konzentrationen höhere Werte als erwartet, wobeirnwahrscheinlich auf eine Vermischung der Proben mit Bodensubstanz zurückgeführt werden kann. Abschließendrnwurde, unter Berücksichtigung der oben genannten Ergebnisse, eine Fallstudie aus Basrah (Irak) diskutiert, wo inrnzwei militärischen Konflikten Uranmunition in zwei Regionen unter verschiedenen Umweltbedingungen eingesetztrnwurden.

Extraktion und nanoanalytische Charakterisierung refraktärer Nanometallpartikel frühester solarer Materie und Synthese metallischer Nanopartikel aus dotierten Ca-Mg-Al-Si-Schmelzen

Primitive kohlige Chondrite sind Meteorite, die seit ihrer Entstehung im frühen Sonnensystem kaum verändert wurden und dadurch einen Einblick in Prozesse geben, die zur Bildung und Veränderung der ersten festen Materie führten. Solche Prozesse können anhand von Bruchstücken dieser Meteorite detailliert im Labor studiert werden, sodass Rückschlüsse auf die Entwicklung unseres Sonnensystems im frühen Stadium getroffen werden können. Ca-, Al-reiche Einschlüsse (CAIs) aus chondritischen Meteoriten sind die ersten Festkörper des Sonnensystems und enthalten viele refraktäre Metallnuggets (RMNs), welche hauptsächlich aus den Elementen Os, Ir, Ru, Mo und Pt bestehen. Nach weit verbreiteter Ansicht sind diese Nuggets wahrscheinlich im Gleichgewicht mit dem solaren Nebel kondensiert, bereits früher oder gleichzeitig mit Oxiden und Silikaten. Die exakten Mechanismen, die zu ihren heute beobachteten Eigenschaften führten, sind allerdings unklar. Um frühere Arbeiten fortzuführen, wurde eine hohe Anzahl RMNs in vier unterschiedlichen Typen von Meteoriten detailliert studiert, darunter solche aus dem nahezu unveränderten Acfer 094, Allende (CV3ox), Leoville (CV3red) und Murchison (CM2). Die RMNs wurden in-situ, assoziiert mit ihren Wirtsmineralen und auch in Säurerückständen gefunden, deren Präparationsprozedur in dieser Arbeit speziell für RMNs durch eine zusätzliche Dichtetrennung verbessert wurde.rnDie Ergebnisse decken eine Reihe von Ungereimtheiten zwischen den beobachteten RMN-Eigenschaften und einer Kondensationsherkunft auf, sowohl für Kondensation in solarer Umgebung, als auch für Kondensation aus Material von Supernovae oder roten Riesen, für die die Kondensationssequenzen refraktärer Metalle speziell für diesen Vergleich berechnet wurden. Stattdessen wurden in dieser Arbeit neue Einblicke in die RMN-Entstehung und die Entwicklung der ersten Festkörper (CAIs) durch eine Kombination aus experimentellen, isotopischen, strukturellen und petrologischen Studien an RMNs gewonnen. Viele der beobachteten Eigenschaften sind mit Ausfällung der RMN aus einer CAI-Schmelze vereinbar. Ein solches Szenario wird durch entsprechende Untersuchungen an synthetisch hergestellten, mit refraktären Metallen im Gleichgewicht stehenden CAI-Schmelzen bestätigt. Es folgt aus den Ergebnissen, dass die Mehrzahl der RMNs isotopisch solar ist und alle untersuchten RMNs innerhalb von CAIs bei rascher Abkühlung (um bis zu 1000 °C/40 sek.) einer CAI-Schmelze gebildet wurden. rn

Molecular mechanisms of shikonin and its derivatives in cancer therapy

The identification of molecular processes involved in cancer development and prognosis opened avenues for targeted therapies, which made treatment more tumor-specific and less toxic than conventional therapies. One important example is the epidermal growth factor receptor (EGFR) and EGFR-specific inhibitors (i.e. erlotinib). However, challenges such as drug resistance still remain in targeted therapies. Therefore, novel candidate compounds and new strategies are needed for improvement of therapy efficacy. Shikonin and its derivatives are cytotoxic constituents in traditional Chinese herbal medicine Zicao (Lithospermum erythrorhizin). In this study, we investigated the molecular mechanisms underlying the anti-cancer effects of shikonin and its derivatives in glioblastoma cells and leukemia cells. Most of shikonin derivatives showed strong cytotoxicity towards erlotinib-resistant glioblastoma cells, especially U87MG.ΔEGFR cells which overexpressed a deletion-activated EGFR (ΔEGFR). Moreover, shikonin and some derivatives worked synergistically with erlotinib in killing EGFR-overexpressing cells. Combination treatment with shikonin and erlotinib overcame the drug resistance of these cells to erlotinib. Western blotting analysis revealed that shikonin inhibited ΔEGFR phosphorylation and led to corresponding decreases in phosphorylation of EGFR downstream molecules. By means of Loewe additivity and Bliss independence drug interaction models, we found erlotinb and shikonin or its derivatives corporately suppressed ΔEGFR phosphorylation. We believed this to be a main mechanism responsible for their synergism in U87MG.ΔEGFR cells. In leukemia cells, which did not express EGFR, shikonin and its derivatives exhibited even greater cytotoxicity, suggesting the existence of other mechanisms. Microarray-based gene expression analysis uncovered the transcription factor c-MYC as the commonly deregulated molecule by shikonin and its derivatives. As validated by Western blotting analysis, DNA-binding assays and molecular docking, shikonin and its derivatives bound and inhibited c-MYC. Furthermore, the deregulation of ERK, JNK MAPK and AKT activity was closely associated with the reduction of c-MYC, indicating the involvement of these signaling molecules in shikonin-triggered c-MYC inactivation. In conclusion, the inhibition of EGFR signaling, synergism with erlotinib and targeting of c-MYC illustrate the multi-targeted feature of natural naphthoquinones such as shikonin and derivatives. This may open attractive possibilities for their use in a molecular targeted cancer therapy.

Mechanisms of brain injury in bacterial meningitis: workshop summary

Morbidity and mortality associated with bacterial meningitis remain high, although antibiotic therapy has improved during recent decades. The major intracranial complications of bacterial meningitis are cerebrovascular arterial and venous involvement, brain edema, and hydrocephalus with a subsequent increase of intracranial pressure. Experiments in animal models and cell culture systems have focused on the pathogenesis and pathophysiology of bacterial meningitis in an attempt to identify the bacterial and/or host factors responsible for brain injury during the course of infection. An international workshop entitled "Bacterial Meningitis: Mechanisms of Brain Injury" was organized by the Department of Neurology at the University of Munich and was held in Eibsee, Germany, in June 1993. This conference provided a forum for the exchange of current information on bacterial meningitis, including data on the clinical spectrum of complications, the associated morphological alterations, the role of soluble inflammatory mediators (in particular cytokines) and of leukocyte-endothelial cell interactions in tissue injury, and the molecular mechanisms of neuronal injury, with potential mediators such as reactive oxygen species, reactive nitrogen species, and excitatory amino acids. It is hoped that a better understanding of the pathophysiological events that take place during bacterial meningitis will lead to the development of new therapeutic regimens.

Sprouting and intussusceptive angiogenesis in postpneumonectomy lung growth: mechanisms of alveolar neovascularization

In most rodents and some other mammals, the removal of one lung results in compensatory growth associated with dramatic angiogenesis and complete restoration of lung capacity. One pivotal mechanism in neoalveolarization is neovascularization, because without angiogenesis new alveoli can not be formed. The aim of this study is to image and analyze three-dimensionally the different patterns of neovascularization seen following pneumonectomy in mice on a sub-micron-scale. C57/BL6 mice underwent a left-sided pneumonectomy. Lungs were harvested at various timepoints after pneumonectomy. Volume analysis by microCT revealed a striking increase of 143 percent in the cardiac lobe 14 days after pneumonectomy. Analysis of microvascular corrosion casting demonstrated spatially heterogenous vascular densitities which were in line with the perivascular and subpleural compensatory growth pattern observed in anti-PCNA-stained lung sections. Within these regions an expansion of the vascular plexus with increased pillar formations and sprouting angiogenesis, originating both from pre-existing bronchial and pulmonary vessels was observed. Also, type II pneumocytes and alveolar macrophages were seen to participate actively in alveolar neo-angiogenesis after pneumonectomy. 3D-visualizations obtained by high-resolution synchrotron radiation X-ray tomographic microscopy showed the appearance of double-layered vessels and bud-like alveolar baskets as have already been described in normal lung development. Scanning electron microscopy data of microvascular architecture also revealed a replication of perialveolar vessel networks through septum formation as already seen in developmental alveolarization. In addition, the appearance of pillar formations and duplications on alveolar entrance ring vessels in mature alveoli are indicative of vascular remodeling. These findings indicate that sprouting and intussusceptive angiogenesis are pivotal mechanisms in adult lung alveolarization after pneumonectomy. Various forms of developmental neoalveolarization may also be considered to contribute in compensatory lung regeneration.

Molecular mechanisms of apoptosis induction in chronic lymphocytic leukemia

CLL is the most common adult leukemia in the Western World, yet very little is known about the biology of this disease. CLL cells have very high levels of NF-κB activity. Factors such as CD40 ligation and phorbol ester treatment induce NF-κB activity and also prevent apoptosis. Previous data from our laboratory demonstrated that MG-132, a proteasome inhibitor, blocked NF-κB activation and promoted apoptosis in CLL cells. These data suggested to us that NF-κB mediates survival in CLL. We examined NF-κB activity using two different chemotherapeutic agents, PS-341 and arsenic trioxide. PS-341, a proteasome inhibitor blocked NF-κB in CLL cells. This however, did not correlate with cell death. Resistant patient isolates displayed delayed Smac/DIABLO release in comparison to cytochrome c release. This suggests that IAPs are contributing to CLL cell survival and drug-resistance. Arsenic trioxide did not block NF-κB activity at therapeutic doses. However it was a potent inducer of apoptosis in CLL cells. We identified a novel mechanism by which arsenic induces increases in mitochondrial calcium to induce cytochrome c release and initiate apoptosis. Both PS-341 and arsenic trioxide are currently in Phase II clinical trials at M.D. Anderson Cancer Center. We conclude that NF-κB is not critical for PS-341 or arsenic trioxide-mediated cell death. ^