Características citológicas del lavado bronqueoalveolar y respuesta inmune humoral frente a Aspergillus fumigatus en caballos Chilotes con obstrucción recurrente de las vías aéreas

In this study, the presence and characteristics of the recurrent airway obstruction (RAO), in Chilote horses were investigated. The Chilote horse is a breed of small and very rustic horses, descendent from, the horses that were brought by the Spaniards during the colony and remained isolated in. the Chiloe island, south of Chile, for a long time. Twenty two animals, all from the same farm and living under similar conditions, were physically examined. In all cases broncheoalveolar lavage (BALF) was performed and the recovered resident cells from the respiratory tract were studied in smears stained with May Grewald - Giemsa; the level of antibodies against Aspergillus fumigatus was determined by ELISA. The results indicate that out of the total population of animals under investigation, 13 showed clinical signs compatible with RAO and 9 were normal. In all cases, the animals that were considered RAO positive showed a higher percentage of polymorphonuclear neutrophils in the BALF: furthermore, a clear positive correlation between the relative amount of neutrophilic cells present in the airways and the severity of the signs observed during the physical examination exists. All of the animals, healthy and RAO positive horses, showed high titres of antibodies against A. fumigatus, a well known allergen, commonly distributed in. the region and present in the hay/straw. Our results show that Chilote horses, even though they are a rustic bread, are very susceptible to become RAO positive with similar characteristics to those described in other breeds, moreover, all animals were sensitized to A. fumigatus antigens showing the immunogenicity and the important distribution of this fungal allergen.El objetivo de este estudio fue analizar las características citológicas del lavado bronquealveolar (LBA) y la respuesta inmune humoral en caballos Chilote con obstrucción recurrente de las vías aéreas (ORVA) contra Aspergillus fumigatus y su rol en la inducción de este cuadro alérgico. Para esto, se utilizaron 22 caballos Chilote, de los cuales 13 presentaban ORVA y 9 estaban clínicamente sanos, los cuales fueron utilizados como controles. A todos los animales se les realizó un examen físico, se les evaluó la citología pulmonar mediante un lavado bronqueoalveolar (LBA) y se les extrajo suero sanguíneo, con el propósito de determinar anticuerpos específicos contra Aspergillus fumigatus a través de un ELISA indirecto. Los resultados obtenidos de los extendidos celulares hechos a partir del LBA muestran que el porcentaje relativo de neutrófilos encontrados en los caballos con ORVA era concordante con los hallazgos obtenidos en el examen clínico. Con respecto a la prueba de ELISA se determinó que todos los animales, incluidos los controles, tenían niveles similares de anticuerpos específicos contra Aspergillus fumigatus no existiendo diferencias entre los individuos con ORVA y el grupo de animales sanos (P > 0,05). Se puede concluir que los caballos Chilote, al igual que las otras razas de caballo, tienen la predisposición de hacer ORVA al estar sensibilizados con los alérgenos inductores de este cuadro alérgico pulmonar y que existe concordancia entre el porcentaje de neutrófilos encontrados en el LBA y la gravedad de los síntomas clínicos de estos animales. Además, los antígenos de Aspergillus fumigatus tienen un rol importante en la inducción de ORVA en esta específica raza de caballo

FPLUME-1.0: An integrated volcanic plume model accounting for ash aggregation

Eruption source parameters (ESP) characterizing volcanic eruption plumes are crucial inputs for atmospheric tephra dispersal models, used for hazard assessment and risk mitigation.We present FPLUME-1.0, a steady-state 1-D (one-dimensional) cross-section-averaged eruption column model based on the buoyant plume theory (BPT). The model accounts for plume bending by wind, entrainment of ambient moisture, effects of water phase changes, particle fallout and re-entrainment, a new parameterization for the air entrainment coefficients and a model for wet aggregation of ash particles in the presence of liquid water or ice. In the occurrence of wet aggregation, the model predicts an effective grain size distribution depleted in fines with respect to that erupted at the vent. Given a wind profile, the model can be used to determine the column height from the eruption mass flow rate or vice versa. The ultimate goal is to improve ash cloud dispersal forecasts by better constraining the ESP (column height, eruption rate and vertical distribution of mass) and the effective particle grain size distribution resulting from eventual wet aggregation within the plume. As test cases we apply the model to the eruptive phase-B of the 4 April 1982 El Chichón volcano eruption (México) and the 6 May 2010 Eyjafjallajökull eruption phase (Iceland). The modular structure of the code facilitates the implementation in the future code versions of more quantitative ash aggregation parameterization as further observations and experiment data will be available for better constraining ash aggregation processes

Towards a quantitative phase-field model of two-phase solidification

We construct a diffuse-interface model of two-phase solidification that quantitatively reproduces the classic free boundary problem on solid-liquid interfaces in the thin-interface limit. Convergence tests and comparisons with boundary integral simulations of eutectic growth show good accuracy for steady-state lamellae, but the results for limit cycles depend on the interface thickness through the trijunction behavior. This raises the fundamental issue of diffuse multiple-junction dynamics.Comment: 4 pages, 2 figures. Better final discussion. 1 reference adde

An automatic procedure to forecast tephra fallout

Tephra fallout constitutes a serious threat to communities around active volcanoes. Reliable short-term forecasts represent a valuable aid for scientists and civil authorities to mitigate the effects of fallout on the surrounding areas during an episode of crisis. We present a platform-independent automatic procedure with the aim to daily forecast transport and deposition of volcanic particles. The procedure builds on a series of programs and interfaces that automate the data flow and the execution and subsequent postprocess of fallout models. Firstly, the procedure downloads regional meteorological forecasts for the area and time interval of interest, filters and converts data from its native format, and runs the CALMET diagnostic model to obtain the wind field and other micro-meteorological variables on a finer local-scale 3-D grid defined by the user. Secondly, it assesses the distribution of mass along the eruptive column, commonly by means of the radial averaged buoyant plume equations depending on the prognostic wind field and on the conditions at the vent (granulometry, mass flow rate, etc). All these data serve as input for the fallout models. The initial version of the procedure includes only two Eulerian models, HAZMAP and FALL3D, the latter available as serial and parallel implementations. However, the procedure is designed to incorporate easily other models in a near future with minor modifications on the model source code. The last step is to postprocess the outcomes of models to obtain maps written in standard file formats. These maps contain plots of relevant quantities such as predicted ground load, expected deposit thickness and, for the case of or 3-D models, concentration on air or flight safety concentration thresholds

Inhalación de esporas de Aspergillus fumigatus induce en ratones una inflamación de las vías aéreas similar a la observada en equinos con Obstrucción Recurrente de las Vías Aéreas

The aim of this study was to determine if mice exposed to Aspergillus (A.) fumigatus spores develop airway inflammation in a similar manner to Recurrent Airway Obstruction (RAO) in horses. Different groups of 2-, 5-, 6- and 8-month-old Rockefeller (RK) mice were used throughout the experiment. The mice were maintained in the animal house for 16 days and kept in cages containing hay contaminated with A. fumigatus. After 16 days of mold exposure, the mice were bled and sacrificed to obtain bronchoalveolar lavage fluid (BALF) or lung tissues for histological analysis. In addition, we measured the levels of A. fumigatus-specific antibodies by ELISA. The results demonstrated that inhalation of A. fumigatus spores in mice induced an inflammatory response in the lungs that was characterized by peribronchiolar and perivascular mononuclear infiltration and bronchiolar luminal exudates. Moreover, there was extensive folding of the airway epithelia, which is a sign of airway smooth muscle contraction and smooth muscle hypertrophy. In addition, we observed a high number of neutrophils and an increase in IgE, IgG1 and IgG2a antibodies in the BALF from mice that were older than 5 months and were exposed to A. fumigatus. These animals recovered from their respiratory distress when they were placed in a remission environment. We conclude that simple exposure of mice to moldy hay induces a condition that is similar to RAO in horses. Therefore, using this mouse model for the study of equine RAO offers the opportunity to approximate the immunologic response to airborne irritants and allergens as well as to evaluate pharmacological therapies.El objetivo de este estudio fue determinar si ratones expuestos a esporas de Aspergillus fumigatus desarrollan una inflamación alérgica de las vías respiratorias similar a la observada en equinos con Obstrucción Recurrente de las Vías Aéreas (ORVA). Para esto se utilizaron ratones Rockefeller (RK) de 2, 5, 6 y 8 meses respectivamente, los cuales se mantuvieron por 16 días en jaulas que contenían heno contaminado con A. fumigatus. Posterior a la exposición, los animales fueron sangrados y sacrificados para la obtención de suero sanguíneo, lavado broncoalveolar (LBA) y muestras de tejido pulmonar. Además, se midieron los niveles de anticuerpos específicos para A. fumigatus a través de un ELISA indirecto. Los resultados mostraron que la inhalación de esporas de A. fumigatus en ratones induce una respuesta alérgica inflamatoria en pulmones similar a lo observado en ORVA equino, con un aumento del porcentaje de neutrófilos en el LBA y cambios histológicos pulmonares característicos de una hipersensibilidad bronquial. Asimismo, se observó un aumento de los niveles de inmunoglubulinas IgE, IgG1 e IgG2a específicas para este hongo en fluidos bronquiales. Además, los animales remitieron el estrés respiratorio cuando fueron expuestos en un ambiente de remisión. Se puede concluir que la simple exposición de esporas de A. fumugatus produce una condición alérgica similar al ORVA en equinos. Por lo tanto, este modelo experimental puede ser de utilidad para el estudio de los mecanismos inmunológicos, y probar nuevas opciones terapéuticas para esta enfermedad respiratoria de los caballos

Gold nanoparticles and chitosan encapsulation for therapy and sensing

Un sinfín de aplicaciones en el campo de la biomedicina se verían beneficiadas por el futuro uso de nanopartículas de oro (AuNPs). Sin embargo, a pesar de las miles de publicaciones científicas que destacan cada año las fabulosas propiedades de estas nanopartículas en este área, su empleo más allá del ámbito científico es testimonial, especialmente cuando hablamos de su uso con finalidades terapéuticas en el ámbito clínico. El objetivo principal de esta tesis consiste en mejorar la aplicabilidad de las nanopartículas de oro con diferentes geometrías mediante dos líneas de acción: 1) el estudio de la relación entre sus propiedades fisicoquímicas y su rendimiento para las aplicaciones de bio-detección y terapia fototérmica y 2) la búsqueda de una manera complementaria de mejorar sus propiedades intrínsecas para aplicaciones terapéuticas mediante su encapsulación en hidrogeles de quitosano. En la primera parte de esta tesis la inexistencia de una metodología clínica adecuada para la detección de miRNA nos ha llevado a buscar nuevas estrategias para su detección mediante el empleo de nanopartículas de oro como amplificadores de la señal de detección gracias a sus idóneas propiedades: elevada densidad, tamaño adecuado y facilidad para su funcionalización con diferentes proteínas. Además, para descubrir su utilidad en la detección de miRNA en condiciones similares a las necesarias en el ámbito clínico, se ha llevado a cabo un estudio comparativo empleando nanopartículas de oro con diversas geometrías y diferentes estrategias de biofuncionalización para su interacción con los miRNA. En la segunda parte de esta tesis se ha continuado con el estudio de la aplicación de diferentes geometrías de nanopartículas de oro para su uso en terapia fototérmica, centrándonos en sus propiedades ópticas, su interacción celular y eficacia, ya que hay una falta de conocimiento acerca de la importancia que tiene la forma de las nanopartículas en este tema. Gracias a las conclusiones extraídas durante este estudio concernientes a la baja internalización celular de los nanorods, hemos propuesto una estrategia innovadora consiste en su encapsulación en hidrogeles de quitosano motivada por las propiedades de adhesión celular del quitosano que han permitido una mejora remarcable de su eficacia. Finalmente se ha desarrollado una nueva metodología para la encapsulación de nanopartículas de oro en hidrogeles de quitosano empleando la tecnología de eyección automática de tinta o inkjet para mejorar su encapsulación, la cual permite que el proceso sea más fácil de escalar, efectivo y controlable. Esta tecnología ofrece una metodología automática para la producción continua de microcápsulas de quitosano que contengan las nanopartículas de oro en su interior, proporcionando biomateriales con propiedades muy interesante para las aplicaciones biomédicas. Como resultado, la investigación llevada a cabo durante esta tesis doctoral contribuye a ampliar nuestro conocimiento en la importancia del empleo de diferentes geometrías de nanopartículas de oro para las aplicaciones terapéuticas y de detección a la vez que proporciona nuevas herramientas para aumentar su aplicabilidad gracias a la funcionalización de su superficie y a su encapsulación en hidrogeles de quitosano. <br /

A phase-field model of Hele-Shaw flows in the high viscosity contrast regime

A one-sided phase-field model is proposed to study the dynamics of unstable interfaces of Hele-Shaw flows in the high viscosity contrast regime. The corresponding macroscopic equations are obtained by means of an asymptotic expansion from the phase-field model. Numerical integrations of the phase-field model in a rectangular Hele-Shaw cell reproduce finger competition with the final evolution to a steady state finger the width of which goes to one half of the channel width as the velocity increases

Viscous fingering in liquid crystals: Anisotropy and morphological transitions

We show that a minimal model for viscous fingering with a nematic liquid crystal in which anisotropy is considered to enter through two different viscosities in two perpendicular directions can be mapped to a two-fold anisotropy in the surface tension. We numerically integrate the dynamics of the resulting problem with the phase-field approach to find and characterize a transition between tip-splitting and side-branching as a function of both anisotropy and dimensionless surface tension. This anisotropy dependence could explain the experimentally observed (reentrant) transition as temperature and applied pressure are varied. Our observations are also consistent with previous experimental evidence in viscous fingering within an etched cell and simulations of solidification.Comment: 12 pages, 3 figures. Submitted to PR

Phase-field model for Hele-Shaw flows with arbitrary viscosity contrast. II. Numerical study

We implement a phase-field simulation of the dynamics of two fluids with arbitrary viscosity contrast in a rectangular Hele-Shaw cell. We demonstrate the use of this technique in different situations including the linear regime, the stationary Saffman-Taylor fingers and the multifinger competition dynamics, for different viscosity contrasts. The method is quantitatively tested against analytical predictions and other numerical results. A detailed analysis of convergence to the sharp interface limit is performed for the linear dispersion results. We show that the method may be a useful alternative to more traditional methods.Comment: 13 pages in revtex, 5 PostScript figures. changes: 1 reference added, figs. 4 and 5 rearrange