Collagen 1 fibers and hypoxic tumor microenvironments in breast cancer and their effect on transport of molecules within the tumor matrix

The work presented in this thesis represents a culmination of four years of research work focused on understanding the role of collagen I (Col1) fibers, a major component of the tumor extracellular matrix in breast cancer. We have investigated the relationship of Col1 fibers with metastasis, hypoxia, macromolecular transport, water diffusion and fractional anisotropy using clinical breast cancer specimens and human breast cancer xenografts genetically engineered to fluoresce under hypoxia. The thesis describes in the detail of the rationale, study design, results and discussion for our studies, which have been either published or submitted as four separate papers. The work here also presents multimodal in vivo imaging techniques which could be used clinically for non-invasive diagnoses of breast cancer progression. These techniques will help provide better patient management

Curracurrong: a stream processing system for distributed environments

Advances in technology have given rise to applications that are deployed on wireless sensor networks (WSNs), the cloud, and the Internet of things. There are many emerging applications, some of which include sensor-based monitoring, web traffic processing, and network monitoring. These applications collect large amount of data as an unbounded sequence of events and process them to generate a new sequences of events. Such applications need an adequate programming model that can process large amount of data with minimal latency; for this purpose, stream programming, among other paradigms, is ideal. However, stream programming needs to be adapted to meet the challenges inherent in running it in distributed environments. These challenges include the need for modern domain specific language (DSL), the placement of computations in the network to minimise energy costs, and timeliness in real-time applications. To overcome these challenges we developed a stream programming model that achieves easy-to-use programming interface, energy-efficient actor placement, and timeliness. This thesis presents Curracurrong, a stream data processing system for distributed environments. In Curracurrong, a query is represented as a stream graph of stream operators and communication channels. Curracurrong provides an extensible stream operator library and adapts to a wide range of applications. It uses an energy-efficient placement algorithm that optimises communication and computation. We extend the placement problem to support dynamically changing networks, and develop a dynamic program with polynomially bounded runtime to solve the placement problem. In many stream-based applications, real-time data processing is essential. We propose an approach that measures time delays in stream query processing; this model measures the total computational time from input to output of a query, i.e., end-to-end delay

Ionized and molecular gas studies to unveil AGN feedback

Starke Winde von supermassiven schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien werden in Simulationen oft aktiviert, um beobachtete Eigenschaften wie z.B. das obere Massenende der Galaxienmassenfunktion zu reproduzieren. Obwohl mehrere Studien im vergangenen Jahrzehnt durchgeführt worden sind, um die Auswirkung der Rückkopplung von solchen aktiven galaktischen Kernen (AGN) sowohl bei geringen als auch bei hohen Rotverschiebungen aufzudecken, erbrachten Beobachtungen bislang noch keinen direkten und überzeugenden Nachweis ihrer Auswirkung auf die Muttergalaxie. Galaxien mit Rotverschiebungen 1<z<3 sind ideale Versuchsobjekte, um zu prüfen, welche Auswirkung Strahlungswinde auf die Muttergalaxie haben, da in diesem Zeitraum die volumengemittelte Akkretions rate der schwarzen Löcher maximal war. In der vorliegenden Arbeit werden zwei unabhängige Ansätze präsentiert, mit denen die strahlungsbedingte Rückkopplung von AGNs mit z~1.5 untersucht werden kann. Dabei werden die sog. Integral Field Spektroskopie im optischen und nah-infraroten Wellenlängenbereich (WiFeS and SINFONI) und die Spektroskopie von Submillimeterwellen (ALMA) verwendet. Die beiden Methoden untersuchen unterschiedliche Phasen des Gases innerhalb der Muttergalaxie des AGN und liefern daher komplementäre Informationen über den Zustand der interstellaren Materie (ISM). Mit der ersten Methode, den Beobachtungen mit SINFONI zeige ich, dass die ionisierten Ausflüsse von AGNs mit hohen Massenakkretionsraten ausgedehnt sind und sich über die gesamte Muttergalaxie ausbreiten (8-10 kpc). Aufgrund von großen systematischen Unsicherheiten -- in erster Linie bei der Bestimmung von Elektrondichten -- ist es jedoch eine große Herausforderung, die Quelle dieser Ausflüsse zu unterscheiden, da sie entsprechend aktueller theoretischer Modelle in gleichem Maße durch Sternentstehung oder einen AGN gespeist werden könnten. Basierend auf optischen IFU Beobachtungen von nahen AGN Muttergalaxien mit WiFeS präsentiere ich räumlich aufgelöste Karten der Elektronendichte, mit dem Ziel, die Dichtewerte in der sog. narrow line region einzugrenzen und damit die systematischen Unsicherheiten bei der Bestimmung der Ausflussstärke zu reduzieren. Bei der zweiten Methode werden ALMA CO(2-1) Beobachtungen von Galaxien verwendet, die auf der Hauptreihe von sternbildenden Galaxien liegen und einen AGN beherbergen. Die molekulare Gasmasse der AGN-Galaxien mit z~1.5 wird verglichen mit jener von Galaxien, die keinen AGN besitzen, aber ähnliche sternentstenungsraten und stellare Massen haben. Dabei zeigt sich, dass Galaxien mit einem AGN tendenziell einen geringeren Anteil an molekularem Gas haben und ihr Gas über einen kürzeren Zeitraum abbauen (Faktor von ~2) im Vergleich zu den Galaxien ohne AGN, was darauf hindeutet, dass die AGN-Rückkopplung eine Rolle spielt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Beobachtungen zeigen, dass AGNs in der Lage sind, die Eigenschaften ihrer Muttergalaxie zu beeinflussen. Allerdings sollten zukünftige Beobachtungen konzipiert werden, um systematische Unsicherheiten zu reduzieren

Comparing Effectiveness of Three Different Probiotics in Inhibition of Streptococcus Mutans in Plaque around Orthodontic Brackets: A Randomized Controlled trial

INTRODUCTION : Orthodontic treatment with fixed appliance increases plaque retention and produces a greater difficulty in optimal oral hygiene maintenance which predisposes to enamel demineralization and white spot formation. The use of probiotics has taken giant leaps since the 20th century. Probiotics can create a biofilm, acting as a protective lining for oral tissues against oral diseases by keeping the bacterial pathogens off oral tissues. AIM AND OBJECTIVES : The aim of the study was to compare the efficacy of three different probiotics in inhibition of Streptococcus mutans in plaque around orthodontic brackets. Objectives of the study were to evaluate the effects of probiotic on streptococcus mutans levels within the group and compare the efficacy of three groups in inhibition of Streptococcus mutans in plaque around orthodontic brackets. MATERIALS AND METHOD : A randomized control trial performed, consisted of 80 orthodontic patients of age group between 14 to 29 years, divided into 4 groups of 20 each. Group 1 was the Probiotic lozenges group. The patients in group 2 were given probiotic sachets, those in group 3 were given probiotic drink and group 4 was the control group. . Samples were collected at 2 times: before the study began and after 30 days. Plaque specimens were collected from the labial surfaces immediately surrounding the orthodontic brackets of the maxillary lateral incisors using a 4-pass technique. The presence of S. mutans was evaluated using microbiological test. Statistical analysis was performed, and comparisons were made using a paired t test within the group and one way ANOVA performed to compare the efficacy between three groups. RESULTS : At the end of the study, Paired t test showed, there was reduction in S mutants CFU counts after 30 days of consumption of probiotic formulations in group 1 Probiotic Lozenges, group 2 Probiotic sachet and group 3 Probiotic drink compare to baseline. While comparing the efficacy between the groups, one way ANOVA and Tukey Post hoc Test analysis confirmed the maximum reduction of S. mutans CFU in 1 Probiotic lozenges group followed by 3 Probiotic Drink group followed by 2 Probiotic Sachet group. CONCLUSION : The consumption of probiotics cause a significant decrease in the S. mutans levels in the plaque around brackets in orthodontic patients

Ionized and molecular gas studies to unveil AGN feedback

Starke Winde von supermassiven schwarzen Löchern in den Zentren von Galaxien werden in Simulationen oft aktiviert, um beobachtete Eigenschaften wie z.B. das obere Massenende der Galaxienmassenfunktion zu reproduzieren. Obwohl mehrere Studien im vergangenen Jahrzehnt durchgeführt worden sind, um die Auswirkung der Rückkopplung von solchen aktiven galaktischen Kernen (AGN) sowohl bei geringen als auch bei hohen Rotverschiebungen aufzudecken, erbrachten Beobachtungen bislang noch keinen direkten und überzeugenden Nachweis ihrer Auswirkung auf die Muttergalaxie. Galaxien mit Rotverschiebungen 1<z<3 sind ideale Versuchsobjekte, um zu prüfen, welche Auswirkung Strahlungswinde auf die Muttergalaxie haben, da in diesem Zeitraum die volumengemittelte Akkretions rate der schwarzen Löcher maximal war. In der vorliegenden Arbeit werden zwei unabhängige Ansätze präsentiert, mit denen die strahlungsbedingte Rückkopplung von AGNs mit z~1.5 untersucht werden kann. Dabei werden die sog. Integral Field Spektroskopie im optischen und nah-infraroten Wellenlängenbereich (WiFeS and SINFONI) und die Spektroskopie von Submillimeterwellen (ALMA) verwendet. Die beiden Methoden untersuchen unterschiedliche Phasen des Gases innerhalb der Muttergalaxie des AGN und liefern daher komplementäre Informationen über den Zustand der interstellaren Materie (ISM). Mit der ersten Methode, den Beobachtungen mit SINFONI zeige ich, dass die ionisierten Ausflüsse von AGNs mit hohen Massenakkretionsraten ausgedehnt sind und sich über die gesamte Muttergalaxie ausbreiten (8-10 kpc). Aufgrund von großen systematischen Unsicherheiten -- in erster Linie bei der Bestimmung von Elektrondichten -- ist es jedoch eine große Herausforderung, die Quelle dieser Ausflüsse zu unterscheiden, da sie entsprechend aktueller theoretischer Modelle in gleichem Maße durch Sternentstehung oder einen AGN gespeist werden könnten. Basierend auf optischen IFU Beobachtungen von nahen AGN Muttergalaxien mit WiFeS präsentiere ich räumlich aufgelöste Karten der Elektronendichte, mit dem Ziel, die Dichtewerte in der sog. narrow line region einzugrenzen und damit die systematischen Unsicherheiten bei der Bestimmung der Ausflussstärke zu reduzieren. Bei der zweiten Methode werden ALMA CO(2-1) Beobachtungen von Galaxien verwendet, die auf der Hauptreihe von sternbildenden Galaxien liegen und einen AGN beherbergen. Die molekulare Gasmasse der AGN-Galaxien mit z~1.5 wird verglichen mit jener von Galaxien, die keinen AGN besitzen, aber ähnliche sternentstenungsraten und stellare Massen haben. Dabei zeigt sich, dass Galaxien mit einem AGN tendenziell einen geringeren Anteil an molekularem Gas haben und ihr Gas über einen kürzeren Zeitraum abbauen (Faktor von ~2) im Vergleich zu den Galaxien ohne AGN, was darauf hindeutet, dass die AGN-Rückkopplung eine Rolle spielt. Die in dieser Arbeit vorgestellten Beobachtungen zeigen, dass AGNs in der Lage sind, die Eigenschaften ihrer Muttergalaxie zu beeinflussen. Allerdings sollten zukünftige Beobachtungen konzipiert werden, um systematische Unsicherheiten zu reduzieren

A Survey on Explainability of Graph Neural Networks

Graph neural networks (GNNs) are powerful graph-based deep-learning models that have gained significant attention and demonstrated remarkable performance in various domains, including natural language processing, drug discovery, and recommendation systems. However, combining feature information and combinatorial graph structures has led to complex non-linear GNN models. Consequently, this has increased the challenges of understanding the workings of GNNs and the underlying reasons behind their predictions. To address this, numerous explainability methods have been proposed to shed light on the inner mechanism of the GNNs. Explainable GNNs improve their security and enhance trust in their recommendations. This survey aims to provide a comprehensive overview of the existing explainability techniques for GNNs. We create a novel taxonomy and hierarchy to categorize these methods based on their objective and methodology. We also discuss the strengths, limitations, and application scenarios of each category. Furthermore, we highlight the key evaluation metrics and datasets commonly used to assess the explainability of GNNs. This survey aims to assist researchers and practitioners in understanding the existing landscape of explainability methods, identifying gaps, and fostering further advancements in interpretable graph-based machine learning.Comment: submitted to Bulletin of the IEEE Computer Society Technical Committee on Data Engineerin

Business Survival in the Construction Industry in Relation to Other Businesses: A Comparative Analysis

The construction industry is one of the largest industry in the United States; it employs close to seven million people and contributes the most to the growth of the country’s economy. In spite of the huge impact that the industry has on the US economy, construction businesses have a hard time surviving in the market, with construction companies having the lowest survival rate among all the industries. Only 36.4% of new construction companies had survived in the past 5 years since 2012. This study aims at providing evidence that the construction industry suffers the most as compared to the other industries in terms of business survival rate. The statistical techniques used are Chi-Square test for independence and a General Linear Model. Results show a significant difference between the construction industry and other industries, proving that the construction industry businesses have the lowest survival rate