An Automatic Classification Method of Metabolic Cycle Based on Biomimetic Pattern Recognition

Correct classification of different metabolic cycle stages to identification cell cycle is significant in both human development and clinical diagnostics. However, it has no perfect method has been reached in classification of metabolic cycle yet. This paper exploringly puts forward an automatic classification method of metabolic cycle based on Biomimetic pattern recognition (BPR). As to the three phases of yeast metabolic cycle, the correct classification rate reaches 90%, 100% and 100% respectively.

Development of liposome gel based formulations for intravaginal delivery of the recombinant HIV-1 envelope protein CN54gp140

Mucosally-administered vaccine strategies are widely investigated as a promising means of preventing HIV infection. This study describes the development of liposomal gel formulations, and novel lyophilised variants, comprising HIV-1 envelope glycoprotein, CN54gp140, encapsulated within neutral, positively charged or negatively charged liposomes. The CN54gp140 liposomes were evaluated for mean vesicle diameter, polydispersity, morphology, zeta potential and antigen encapsulation efficiency before being incorporated into hydroxyethyl cellulose (HEC) aqueous gel and subsequently lyophilised to produce a rod-shaped solid dosage form for practical vaginal application. The lyophilised liposome-HEC rods were evaluated for moisture content and redispersibility in simulated vaginal fluid. Since these rods are designed to revert to gel form following intravaginal application, mucoadhesive, mechanical (compressibility and hardness) and rheological properties of the reformed gels were evaluated. The liposomes exhibited good encapsulation efficiency and the gels demonstrated suitable mucoadhesive strength. The freeze-dried liposome-HEC formulations represent a novel formulation strategy that could offer potential as stable and practical dosage form.

NMR characterization of chlorhexidine in lipid-based formulations /

A mixture of Chlorhexidine digluconate (CHG) with glycerophospholipid 1,2-dimyristoyl- <^54-glycero-3-phospocholine (DMPC-rf54) was analysed using ^H nuclear magnetic resonance. To analyze powder spectra, the de-Pake-ing technique was used. The method is able to extract simultaneously both the orientation distribution function and the anisotropy distribution function. The spectral moments, average order parameter profiles, and longitudinal and transverse relaxation times were used to explore the structural phase behaviour of various DMPC/CHG mixtures in the temperature range 5-60°C.

Hydrogen ion and calcium releasing of MTA Fillapex® and MTA-based formulations

MTA is composed of various metal oxides, calcium oxide and bismuth. It has good biological properties and is indicated in cases of endodontic complications. Several commercial formulations are available and further studies are necessary to evaluate these materials. Objective: To evaluate pH and calcium releasing of MTA Fillapex® compared with gray and white MTA. Material and methods: Gray and white MTA (Angelus) and MTA Fillapex® (Angelus) were manipulated and placed into polyethylene tubes and immersed in distilled water. The pH of these solutions was measured at 24 hours, 7 days and 14 days. Simultaneously, at these same aforementioned periods, these materials' calcium releasing was quantified, through atomic absorption spectrophotometry. The results were submitted to ANOVA, with level of significance at 5%. Results: Concerning to pH, the materials present similar behaviors among each other at 24 hours (p > 0.05). At 7 and 14 days, MTA Fillapex® provided significantly lower pH values than the other materials (p < 0.05). Regarding to calcium releasing, at 24 hours and 7 days, MTA Fillapex® provided lower releasing than the other materials (p < 0.05). After 14 days, differences were found between MTA Fillapex® and gray MTA (p < 0.05). Conclusion: All materials showed alkaline pH and calcium releasing, with significantly lower values for MTA Fillapex® sealer.

Immediate and long-term effects of polysaccharides-based formulations on human skin

A new trend in cosmetic formulations is the use of biotechnological raw materials as the polysaccharides from Klebsiella pneumoniae, which are supposed to enhance cell renewal, improve skin hydration and micro-relief. Botanical extracts of Myrtus communis leaves contain different sugars, which may provide the same benefits. Thus, the objective of this study was to evaluate through objective and subjective analysis the immediate and long-term effects of cosmetic formulations containing polysaccharides biotechnologically-originated and / or the ones contained in Myrtus communis extracts. Three polysaccharide-based and placebo formulations were applied on the forearm skin of 40 volunteers. Skin hydration, transepidermal water loss (TEWL), viscoelasticity and skin micro-relief measurements were made before and 2 hours after a single application and after 15 and 30 day-periods of daily applications. Answers to a questionnaire about perceptions of formulation cosmetic features constituted the subjective analysis. All polysaccharide-based formulations enhanced skin hydration. Formulations with isolated or combined active substances improved skin barrier function as compared to placebo, in the short and long term studies. Formulations containing Myrtus communis extracts had the highest acceptance. Results suggest that daily use of formulations containing these substances is important for protection of the skin barrier function.

Mixed-layer salinity budget in the tropical Indian Ocean: seasonal cycle based only on observations

The mixed-layer salinity (MLS) budget in the tropical Indian Ocean is estimated from a combination of satellite products and in situ observations over the 2004-2012 period, to investigate the mechanisms controlling the seasonal MLS variability. In contrast with previous studies in the tropical Indian Ocean, our results reveal that the coverage, resolution, and quality of available observations are now sufficient to approach a closed monthly climatology seasonal salt budget. In the South-central Arabian Sea and South-western Tropical Indian Ocean (SCAS and STIO, respectively), where seasonal variability of the MLS is pronounced, the monthly MLS tendency terms are well captured by the diagnostic. In the SCAS region, in agreement with previous results, the seasonal cycle of the MLS is mainly due to meridional advection driven by the monsoon winds. In the STIO, contrasting previous results indicating the control of the meridional advection over the seasonal MLS budget, our results reveal the leading role of the freshwater flux due to precipitation.

Solution Methods for Service Network Design with Resource Management Consideration

La gestion des ressources, équipements, équipes de travail, et autres, devrait être prise en compte lors de la conception de tout plan réalisable pour le problème de conception de réseaux de services. Cependant, les travaux de recherche portant sur la gestion des ressources et la conception de réseaux de services restent limités. La présente thèse a pour objectif de combler cette lacune en faisant l’examen de problèmes de conception de réseaux de services prenant en compte la gestion des ressources. Pour ce faire, cette thèse se décline en trois études portant sur la conception de réseaux. La première étude considère le problème de capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints(DBCMND). La structure multi-produits avec capacité sur les arcs du DBCMND, de même que ses contraintes design-balance, font qu’il apparaît comme sous-problème dans de nombreux problèmes reliés à la conception de réseaux de services, d’où l’intérêt d’étudier le DBCMND dans le contexte de cette thèse. Nous proposons une nouvelle approche pour résoudre ce problème combinant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et une procédure d’intensification de la recherche dans une région particulière de l’espace de solutions. Dans un premier temps la recherche tabou identifie de bonnes solutions réalisables. Ensuite la recomposition de chemin est utilisée pour augmenter le nombre de solutions réalisables. Les solutions trouvées par ces deux méta-heuristiques permettent d’identifier un sous-ensemble d’arcs qui ont de bonnes chances d’avoir un statut ouvert ou fermé dans une solution optimale. Le statut de ces arcs est alors fixé selon la valeur qui prédomine dans les solutions trouvées préalablement. Enfin, nous utilisons la puissance d’un solveur de programmation mixte en nombres entiers pour intensifier la recherche sur le problème restreint par le statut fixé ouvert/fermé de certains arcs. Les tests montrent que cette approche est capable de trouver de bonnes solutions aux problèmes de grandes tailles dans des temps raisonnables. Cette recherche est publiée dans la revue scientifique Journal of heuristics. La deuxième étude introduit la gestion des ressources au niveau de la conception de réseaux de services en prenant en compte explicitement le nombre fini de véhicules utilisés à chaque terminal pour le transport de produits. Une approche de solution faisant appel au slope-scaling, la génération de colonnes et des heuristiques basées sur une formulation en cycles est ainsi proposée. La génération de colonnes résout une relaxation linéaire du problème de conception de réseaux, générant des colonnes qui sont ensuite utilisées par le slope-scaling. Le slope-scaling résout une approximation linéaire du problème de conception de réseaux, d’où l’utilisation d’une heuristique pour convertir les solutions obtenues par le slope-scaling en solutions réalisables pour le problème original. L’algorithme se termine avec une procédure de perturbation qui améliore les solutions réalisables. Les tests montrent que l’algorithme proposé est capable de trouver de bonnes solutions au problème de conception de réseaux de services avec un nombre fixe des ressources à chaque terminal. Les résultats de cette recherche seront publiés dans la revue scientifique Transportation Science. La troisième étude élargie nos considérations sur la gestion des ressources en prenant en compte l’achat ou la location de nouvelles ressources de même que le repositionnement de ressources existantes. Nous faisons les hypothèses suivantes: une unité de ressource est nécessaire pour faire fonctionner un service, chaque ressource doit retourner à son terminal d’origine, il existe un nombre fixe de ressources à chaque terminal, et la longueur du circuit des ressources est limitée. Nous considérons les alternatives suivantes dans la gestion des ressources: 1) repositionnement de ressources entre les terminaux pour tenir compte des changements de la demande, 2) achat et/ou location de nouvelles ressources et leur distribution à différents terminaux, 3) externalisation de certains services. Nous présentons une formulation intégrée combinant les décisions reliées à la gestion des ressources avec les décisions reliées à la conception des réseaux de services. Nous présentons également une méthode de résolution matheuristique combinant le slope-scaling et la génération de colonnes. Nous discutons des performances de cette méthode de résolution, et nous faisons une analyse de l’impact de différentes décisions de gestion des ressources dans le contexte de la conception de réseaux de services. Cette étude sera présentée au XII International Symposium On Locational Decision, en conjonction avec XXI Meeting of EURO Working Group on Locational Analysis, Naples/Capri (Italy), 2014. En résumé, trois études différentes sont considérées dans la présente thèse. La première porte sur une nouvelle méthode de solution pour le "capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints". Nous y proposons une matheuristique comprenant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et l’optimisation exacte. Dans la deuxième étude, nous présentons un nouveau modèle de conception de réseaux de services prenant en compte un nombre fini de ressources à chaque terminal. Nous y proposons une matheuristique avancée basée sur la formulation en cycles comprenant le slope-scaling, la génération de colonnes, des heuristiques et l’optimisation exacte. Enfin, nous étudions l’allocation des ressources dans la conception de réseaux de services en introduisant des formulations qui modèlent le repositionnement, l’acquisition et la location de ressources, et l’externalisation de certains services. À cet égard, un cadre de solution slope-scaling développé à partir d’une formulation en cycles est proposé. Ce dernier comporte la génération de colonnes et une heuristique. Les méthodes proposées dans ces trois études ont montré leur capacité à trouver de bonnes solutions.

Optimization of p-cycle protection schemes in optical networks

La survie des réseaux est un domaine d'étude technique très intéressant ainsi qu'une préoccupation critique dans la conception des réseaux. Compte tenu du fait que de plus en plus de données sont transportées à travers des réseaux de communication, une simple panne peut interrompre des millions d'utilisateurs et engendrer des millions de dollars de pertes de revenu. Les techniques de protection des réseaux consistent à fournir une capacité supplémentaire dans un réseau et à réacheminer les flux automatiquement autour de la panne en utilisant cette disponibilité de capacité. Cette thèse porte sur la conception de réseaux optiques intégrant des techniques de survie qui utilisent des schémas de protection basés sur les p-cycles. Plus précisément, les p-cycles de protection par chemin sont exploités dans le contexte de pannes sur les liens. Notre étude se concentre sur la mise en place de structures de protection par p-cycles, et ce, en supposant que les chemins d'opération pour l'ensemble des requêtes sont définis a priori. La majorité des travaux existants utilisent des heuristiques ou des méthodes de résolution ayant de la difficulté à résoudre des instances de grande taille. L'objectif de cette thèse est double. D'une part, nous proposons des modèles et des méthodes de résolution capables d'aborder des problèmes de plus grande taille que ceux déjà présentés dans la littérature. D'autre part, grâce aux nouveaux algorithmes, nous sommes en mesure de produire des solutions optimales ou quasi-optimales. Pour ce faire, nous nous appuyons sur la technique de génération de colonnes, celle-ci étant adéquate pour résoudre des problèmes de programmation linéaire de grande taille. Dans ce projet, la génération de colonnes est utilisée comme une façon intelligente d'énumérer implicitement des cycles prometteurs. Nous proposons d'abord des formulations pour le problème maître et le problème auxiliaire ainsi qu'un premier algorithme de génération de colonnes pour la conception de réseaux protegées par des p-cycles de la protection par chemin. L'algorithme obtient de meilleures solutions, dans un temps raisonnable, que celles obtenues par les méthodes existantes. Par la suite, une formulation plus compacte est proposée pour le problème auxiliaire. De plus, nous présentons une nouvelle méthode de décomposition hiérarchique qui apporte une grande amélioration de l'efficacité globale de l'algorithme. En ce qui concerne les solutions en nombres entiers, nous proposons deux méthodes heurisiques qui arrivent à trouver des bonnes solutions. Nous nous attardons aussi à une comparaison systématique entre les p-cycles et les schémas classiques de protection partagée. Nous effectuons donc une comparaison précise en utilisant des formulations unifiées et basées sur la génération de colonnes pour obtenir des résultats de bonne qualité. Par la suite, nous évaluons empiriquement les versions orientée et non-orientée des p-cycles pour la protection par lien ainsi que pour la protection par chemin, dans des scénarios de trafic asymétrique. Nous montrons quel est le coût de protection additionnel engendré lorsque des systèmes bidirectionnels sont employés dans de tels scénarios. Finalement, nous étudions une formulation de génération de colonnes pour la conception de réseaux avec des p-cycles en présence d'exigences de disponibilité et nous obtenons des premières bornes inférieures pour ce problème.

A sustainable PWR fuel cycle with complete TRU recycling using fertile-free fuel

The feasibility of a conventional PWR fuel cycle with complete recycling of TRU elements in the same reactor is investigated. A new Combined Non-fertile and Uranium (CONFU) fuel assembly where about 20% of the uranium fuel pins are replaced with fertile free fuel (FFF) hosting TRU generated in the previous cycle is proposed. In this sustainable fuel cycle based on the CONFU fuel assembly concept, the amount and radiotoxicity of the nuclear waste can be significantly reduced in comparison with the conventional once-through UO 2 fuel cycle. It is shown that under the constraints of acceptable power peaking limits, the CONFU assembly exhibits negative reactivity feedback coefficients comparable in values to those of the reference UO2 fuel. Moreover, the effective delayed neutron fraction is about the same as for UO2-fueled cores. Therefore, feasibility of the PWR core operation and control with complete TRU recycle has been shown in principle. However, gradual build up of small amounts of Cm and Cf challenges fuel reprocessing and fabrication due to the high spontaneous fissions rates of these nuclides and heat generation by some Pu, Am, and Cm isotopes. Feasibility of the processing steps becomes more attainable if the time between discharge and reprocessing is 20 years or longer. The implications for the entire fuel cycle will have to be addressed in future studies.

Genes driving potato tuber initiation and growth: identification based on transcriptional changes using the POCI array

The increasing amount of available expressed gene sequence data makes whole-transcriptome analysis of certain crop species possible. Potato currently has the second largest number of publicly available expressed sequence tag (EST) sequences among the Solanaceae. Most of these ESTs, plus other proprietary sequences, were combined and used to generate a unigene assembly. The set of 246,182 sequences produced 46,345 unigenes, which were used to design a 44K 60-mer oligo array (Potato Oligo Chip Initiative: POCI). In this study, we attempt to identify genes controlling and driving the process of tuber initiation and growth by implementing large-scale transcriptional changes using the newly developed POCI array. Major gene expression profiles could be identified exhibiting differential expression at key developmental stages. These profiles were associated with functional roles in cell division and growth. A subset of genes involved in the regulation of the cell cycle, based on their Gene Ontology classification, exhibit a clear transient upregulation at tuber onset indicating increased cell division during these stages. The POCI array allows the study of potato gene expression on a much broader level than previously possible and will greatly enhance analysis of transcriptional control mechanisms in a wide range of potato research areas. POCI sequence and annotation data are publicly available through the POCI database (http://pgrc.ipk-gatersleben.de/poci).

Black liquor gasification combined cycle with CO2 capture-Technical and economic analysis

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Performance Modeling Of Reconfigurable Distributed Systems Based On The Opensparc Fpga Board And The Sirc Communication Framewor

This thesis explores system performance for reconfigurable distributed systems and provides an analytical model for determining throughput of theoretical systems based on the OpenSPARC FPGA Board and the SIRC Communication Framework. This model was developed by studying a small set of variables that together determine a system¿s throughput. The importance of this model is in assisting system designers to make decisions as to whether or not to commit to designing a reconfigurable distributed system based on the estimated performance and hardware costs. Because custom hardware design and distributed system design are both time consuming and costly, it is important for designers to make decisions regarding system feasibility early in the development cycle. Based on experimental data the model presented in this paper shows a close fit with less than 10% experimental error on average. The model is limited to a certain range of problems, but it can still be used given those limitations and also provides a foundation for further development of modeling reconfigurable distributed systems.

A reconstruction of radiocarbon production and total solar irradiance from the Holocene ¹⁴C and CO₂ records: implications of data and model uncertainties

Radiocarbon production, solar activity, total solar irradiance (TSI) and solar-induced climate change are reconstructed for the Holocene (10 to 0 kyr BP), and TSI is predicted for the next centuries. The IntCal09/SHCal04 radiocarbon and ice core CO2 records, reconstructions of the geomagnetic dipole, and instrumental data of solar activity are applied in the Bern3D-LPJ, a fully featured Earth system model of intermediate complexity including a 3-D dynamic ocean, ocean sediments, and a dynamic vegetation model, and in formulations linking radiocarbon production, the solar modulation potential, and TSI. Uncertainties are assessed using Monte Carlo simulations and bounding scenarios. Transient climate simulations span the past 21 thousand years, thereby considering the time lags and uncertainties associated with the last glacial termination. Our carbon-cycle-based modern estimate of radiocarbon production of 1.7 atoms cm−2 s−1 is lower than previously reported for the cosmogenic nuclide production model by Masarik and Beer (2009) and is more in-line with Kovaltsov et al. (2012). In contrast to earlier studies, periods of high solar activity were quite common not only in recent millennia, but throughout the Holocene. Notable deviations compared to earlier reconstructions are also found on decadal to centennial timescales. We show that earlier Holocene reconstructions, not accounting for the interhemispheric gradients in radiocarbon, are biased low. Solar activity is during 28% of the time higher than the modern average (650 MeV), but the absolute values remain weakly constrained due to uncertainties in the normalisation of the solar modulation to instrumental data. A recently published solar activity–TSI relationship yields small changes in Holocene TSI of the order of 1 W m−2 with a Maunder Minimum irradiance reduction of 0.85 ± 0.16 W m−2. Related solar-induced variations in global mean surface air temperature are simulated to be within 0.1 K. Autoregressive modelling suggests a declining trend of solar activity in the 21st century towards average Holocene conditions.