Generating vegetation-spectra as a basis for global monitoring of annual vegetation cycles using DOAS satellite observations

Vegetation-cycles are of general interest for many applications. Be it for harvest-predictions, global monitoring of climate-change or as input to atmospheric models.rnrnCommon Vegetation Indices use the fact that for vegetation the difference between Red and Near Infrared reflection is higher than in any other material on Earth’s surface. This gives a very high degree of confidence for vegetation-detection.rnrnThe spectrally resolving data from the GOME and SCIAMACHY satellite-instrumentsrnprovide the chance to analyse finer spectral features throughout the Red and Near Infrared spectrum using Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS). Although originally developed to retrieve information on atmospheric trace gases, we use it to gain information on vegetation. Another advantage is that this method automatically corrects for changes in the atmosphere. This renders the vegetation-information easily comparable over long time-spans.rnThe first results using previously available reference spectra were encouraging, but also indicated substantial limitations of the available reflectance spectra of vegetation. This was the motivation to create new and more suitable vegetation reference spectra within this thesis.rnThe set of reference spectra obtained is unique in its extent and also with respect to its spectral resolution and the quality of the spectral calibration. For the first time, this allowed a comprehensive investigation of the high-frequency spectral structures of vegetation reflectance and of their dependence on the viewing geometry.rnrnThe results indicate that high-frequency reflectance from vegetation is very complex and highly variable. While this is an interesting finding in itself, it also complicates the application of the obtained reference spectra to the spectral analysis of satellite observations.rnrnThe new set of vegetation reference spectra created in this thesis opens new perspectives for research. Besides refined satellite analyses, these spectra might also be used for applications on other platforms such as aircraft. First promising studies have been presented in this thesis, but the full potential for the remote sensing of vegetation from satellite (or aircraft) could bernfurther exploited in future studies.

Broadband optical cavity absorption spectroscopy in the near-ultraviolet: applications in atmospheric chemistry

A novel spectroscopic method, incoherent broadband cavity enhanced absorption spectroscopy (IBBCEAS), has been modified and extended to measure absorption spectra in the near-ultraviolet with high sensitivity. The near-ultraviolet region extends from 300 to 400 nm and is particularly important in tropospheric photochemistry; absorption of near-UV light can also be exploited for sensitive trace gas measurements of several key atmospheric constituents. In this work, several IBBCEAS instruments were developed to record reference spectra and to measure trace gas concentrations in the laboratory and field. An IBBCEAS instrument was coupled to a flow cell for measuring very weak absorption spectra between 335 and 375 nm. The instrument was validated against the literature absorption spectrum of SO2. Using the instrument, we report new absorption cross-sections of O3, acetone, 2-butanone, and 2-pentanone in this spectral region, where literature data diverge considerably owing to the extremely weak absorption. The instrument was also applied to quantifying low concentrations of the short-lived radical, BrO, in the presence of strong absorption by Br2 and O3. A different IBBCEAS system was adapted to a 4 m3 atmosphere simulation chamber to record the absorption cross-sections of several low vapour pressure compounds, which are otherwise difficult to measure. Absorption cross-sections of benzaldehyde and the more volatile alkyl nitrites agree well with previous spectra; on this basis, the cross-sections of several nitrophenols are reported for the first time. In addition, the instrument was also used to study the optical properties of secondary organic aerosol formed following the photooxidation of isoprene. An extractive IBBCEAS instrument was developed for detecting HONO and NO2 and had a sensitivity of about 10-9 cm-1. This instrument participated in a major international intercomparison of HONO and NO2 measurements held in the EUPHORE simulation chamber in Valencia, Spain, and results from that campaign are also reported here.

Investigation of the permeation of model formulations and a commercial ibuprofen formulation in Carbosil® and human skin using ATR-FTIR and multivariate spectral analysis

The purpose of the present study was to use attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) and target factor analysis (TFA) to investigate the permeation of model drugs and formulation components through Carbosil® membrane and human skin. Diffusion studies of saturated solutions in 50:50 water/ethanol of methyl paraben (MP), ibuprofen (IBU) and caffeine (CF) were performed on Carbosil® membrane. The spectroscopic data were analysed by target factor analysis, and evolution profiles of the signal for each component (i.e. the drug, water, ethanol and membrane) over time were obtained. Results showed that the data were successfully deconvoluted as correlations between factors from the data and reference spectra of the components, were above 0.8 in all cases. Good reproducibility over three runs for the evolution profiles was obtained. From the evolution profiles it was observed that water diffused better through the Carbosil® membrane than ethanol, confirming the hydrophilic properties of the Carbosil® membrane used. IBU diffused slower compared with MP and CF. The evolution profile of CF was very similar to that of water, probably because of the high solubility of CF in water, indicating that both compounds are diffusing concurrently. The second part of the work involved a study of the evolution profiles of the components of a commercial topical gel containing 5% (w/w) of ibuprofen as it permeated through human skin. Although the system was much more complex, data were still successfully deconvoluted and the different components of the formulation identified except for benzyl alcohol which might be attributed to the low concentrations of benzyl alcohol used in topical formulations. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

In Situ and Simultaneous UV-vis/SAXS and UV-vis/XAFS Time-Resolved Monitoring of ZnO Quantum Dots Formation and Growth

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

Identification of animal Pasteurellaceae by MALDI-TOF mass spectrometry

Species of the family Pasteurellaceae play an important role as primary or opportunistic animal pathogens. In veterinary diagnostic laboratories identification of this group of bacteria is mainly done by phenotypic assays while genetic identification based on housekeeping genes is mostly used for research and particularly important diagnostic samples. MALDI-TOF MS seems to represent a promising alternative to the currently practiced cumbersome, phenotypic diagnostics carried out in many veterinary diagnostic laboratories. We therefore assessed its application for animal associated members of the family Pasteurellaceae. The Bruker Biotyper 3.0 database was complemented with reference spectra of clinically relevant as well as commensal animal Pasteurellaceae species using generally five strains per species or subspecies and tested for its diagnostic potential with additional, well characterized field isolates. About 250 strains comprising 15 genera and more than 40 species and subspecies were included in the study, covering most representatives of the family. A high discrimination at the genus and species level was observed. Problematic discrimination was only observed with some closely related species and subspecies. MALDI-TOF MS was shown to represent a highly potent method for the diagnosis of this group of animal pathogens, combining speed, precision and low running costs.

Testing an alternative search algorithm for compound identification with the 'Wiley Registry of Tandem Mass Spectral Data. MSforID'

A tandem mass spectral database system consists of a library of reference spectra and a search program. State-of-the-art search programs show a high tolerance for variability in compound-specific fragmentation patterns produced by collision-induced decomposition and enable sensitive and specific 'identity search'. In this communication, performance characteristics of two search algorithms combined with the 'Wiley Registry of Tandem Mass Spectral Data, MSforID' (Wiley Registry MSMS, John Wiley and Sons, Hoboken, NJ, USA) were evaluated. The search algorithms tested were the MSMS search algorithm implemented in the NIST MS Search program 2.0g (NIST, Gaithersburg, MD, USA) and the MSforID algorithm (John Wiley and Sons, Hoboken, NJ, USA). Sample spectra were acquired on different instruments and, thus, covered a broad range of possible experimental conditions or were generated in silico. For each algorithm, more than 30,000 matches were performed. Statistical evaluation of the library search results revealed that principally both search algorithms can be combined with the Wiley Registry MSMS to create a reliable identification tool. It appears, however, that a higher degree of spectral similarity is necessary to obtain a correct match with the NIST MS Search program. This characteristic of the NIST MS Search program has a positive effect on specificity as it helps to avoid false positive matches (type I errors), but reduces sensitivity. Thus, particularly with sample spectra acquired on instruments differing in their Setup from tandem-in-space type fragmentation, a comparably higher number of false negative matches (type II errors) were observed by searching the Wiley Registry MSMS.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Deviant near-infrared spectra identifies Corymbia hybrids

The study examined the potential of Near Infrared Reflectance (NIR) spectroscopy for field diagnosis of hybrids between Corymbia (formerly Eucalyptus) species. NIR profiles were generated by scanning foliage from a total of 383 hybrid and 533 parental seedlings grown in a common garden and partial least squares discriminant analysis was used to test three-way model power to assign individuals to their appropriate taxon; either a parental or F1 hybrid class. Using the optimised conditions, fresh foliage from eight-month-old seedlings and a handheld NIR instrument (950–1800 nm), the mean assignment rates for the three hybrid groups ranged from 76% to 90%. Hybrid-parent contrast of NIR spectra deviated more so than parent–parent contrast. The F1 taxon assignment rates were usually higher than those for parents at 100% and 72%, respectively. Hybrid resolution was even greater for 2nd generation backcross hybrids. Similar to studies of morphology, taxon assignments tended to be more accurate for hybrid groups in which the parental taxa were more divergent. The practical application of this technique for hybrid diagnosis of seedlings in the nursery will require careful attention to control environmental factors because seedling age and storage effects influenced the ability of NIR to identify hybrids. The technique may also necessitate the generation of comparable reference populations, although exclusions approaches to analysis may circumvent the need for reference populations. The application of NIR in field diagnosis will be further complicated by the need to generate global models across environments but such models have been obtained for reliable prediction of chemistries in other situations.

Surface chemical and adsorption studies using Thiobacillus ferrooxidans with reference to bacterial adhesion to sulfide minerals

Adhesion of Thiobacillus ferrooxidans to pyrite and chalcopyrite in relation to its importance in bioleaching and bioflotation has been studied. Electrokinetic studies as well as FT-IR spectra suggest that the surface chemistry of Thiobacillus ferrooxidans depends on bacterial growth conditions. Sulfur-,Pyrite- and chalcopyrite-grown Thiobacillus ferrooxidans were found to be relatively more hydrophobic. The altered surface chemistry of Thiobacillus ferrooxidans was due to secretion of newer and specific proteinaceous compounds. The adsorption density corresponds to a monolayer coverage in a horizontal orientation of the cells. The xanthate flotation of pyrite in presence of Thiobacillus ferrooxidans is strongly depressed where as the cells have insignificant effect on chalcopyrite flotation. This study demonstrate that: (a)Thiobacillus ferrooxidans cells can be used for selective flotation of chalcopyrite from pyrite and importantly at natural pH values. (b)Sulfur-grown cells exhibits higher leaching kinetics than ferrous ion-grown cells.

The oculomotor system: (1) Vertical-horizontal interaction and signal recognition, (2) Time delays and power spectra

In the first section of this thesis, two-dimensional properties of the human eye movement control system were studied. The vertical - horizontal interaction was investigated by using a two-dimensional target motion consisting of a sinusoid in one of the directions vertical or horizontal, and low-pass filtered Gaussian random motion of variable bandwidth (and hence information content) in the orthogonal direction. It was found that the random motion reduced the efficiency of the sinusoidal tracking. However, the sinusoidal tracking was only slightly dependent on the bandwidth of the random motion. Thus the system should be thought of as consisting of two independent channels with a small amount of mutual cross-talk.

These target motions were then rotated to discover whether or not the system is capable of recognizing the two-component nature of the target motion. That is, the sinusoid was presented along an oblique line (neither vertical nor horizontal) with the random motion orthogonal to it. The system did not simply track the vertical and horizontal components of motion, but rotated its frame of reference so that its two tracking channels coincided with the directions of the two target motion components. This recognition occurred even when the two orthogonal motions were both random, but with different bandwidths.

In the second section, time delays, prediction and power spectra were examined. Time delays were calculated in response to various periodic signals, various bandwidths of narrow-band Gaussian random motions and sinusoids. It was demonstrated that prediction occurred only when the target motion was periodic, and only if the harmonic content was such that the signal was sufficiently narrow-band. It appears as if general periodic motions are split into predictive and non-predictive components.

For unpredictable motions, the relationship between the time delay and the average speed of the retinal image was linear. Based on this I proposed a model explaining the time delays for both random and periodic motions. My experiments did not prove that the system is sampled data, or that it is continuous. However, the model can be interpreted as representative of a sample data system whose sample interval is a function of the target motion.

It was shown that increasing the bandwidth of the low-pass filtered Gaussian random motion resulted in an increase of the eye movement bandwidth. Some properties of the eyeball-muscle dynamics and the extraocular muscle "active state tension" were derived.

Spectroscopic study of galaxies in the Herschel Reference Sample

Galaxies are clusters of millions and billions of stars dynamically stable, with gas, dust and dark matter. They are the biggest isolated objects known in the Universe . Even though they are very complex systems, today we have a clear knowledge about their evolution and about their physical phenomena. Aside from the stellar component there is a gaseous component, principally neutral Hydrogen (HI), and dust that, although is not a significant component in terms of the mass, plays an important role on the absorption phenomena. Finally, cinematic and other kind of observations suggest the existence of a spheric dark matter halo, dominant in terms of mass and more extensive than the barionic component.

Calibrating single-ended fiber-optic Raman spectra distributed temperature sensing data.

Hydrologic research is a very demanding application of fiber-optic distributed temperature sensing (DTS) in terms of precision, accuracy and calibration. The physics behind the most frequently used DTS instruments are considered as they apply to four calibration methods for single-ended DTS installations. The new methods presented are more accurate than the instrument-calibrated data, achieving accuracies on the order of tenths of a degree root mean square error (RMSE) and mean bias. Effects of localized non-uniformities that violate the assumptions of single-ended calibration data are explored and quantified. Experimental design considerations such as selection of integration times or selection of the length of the reference sections are discussed, and the impacts of these considerations on calibrated temperatures are explored in two case studies.