Adhesion,Presence and Antifouling of Deinococcus geothermalis in Paper Machine Environment

This thesis has two items: biofouling and antifouling in paper industry. Biofouling means unwanted microbial accumulation on surfaces causing e.g. disturbances in industrial processes, contamination of medical devices or of water distribution networks. Antifouling focuses on preventing accumulation of the biofilms in undesired places. Deinococcus geothermalis is a pink-pigmented, thermophilic bacterium, and extremely resistant towards radiation, UV-light and desiccation and known as a biofouler of paper machines forming firm and biocide resistant biofilms on the stainless steel surfaces. The compact structure of biofilm microcolonies of D. geothermalis E50051 and the adhesion into abiotic surfaces were investigated by confocal laser scanning microscope combined with carbohydrate specific fluorescently labelled lectins. The extracellular polymeric substance in D. geothermalis microcolonies was found to be a composite of at least five different glycoconjugates contributing to adhesion, functioning as structural elements, putative storages for water, gliding motility and likely also to protection. The adhesion threads that D. geothermalis seems to use to adhere on an abiotic surface and to anchor itself to the neighbouring cells were shown to be protein. Four protein components of type IV pilin were identified. In addition, the lectin staining showed that the adhesion threads were covered with galactose containing glycoconjugates. The threads were not exposed on planktic cells indicating their primary role in adhesion and in biofilm formation. I investigated by quantitative real-time PCR the presence of D. geothermalis in biofilms, deposits, process waters and paper end products from 24 paper and board mills. The primers designed for doing this were targeted to the 16S rRNA gene of D. geothermalis. We found D. geothermalis DNA from 9 machines, in total 16 samples of the 120 mill samples searched for. The total bacterial content varied in those samples between 107 to 3 ×1010 16S rRNA gene copies g-1. The proportion of D. geothermalis in those same samples was minor, 0.03 1.3 % of the total bacterial content. Nevertheless D. geothermalis may endanger paper quality as its DNA was shown in an end product. As an antifouling method towards biofilms we studied the electrochemical polarization. Two novel instruments were designed for this work. The double biofilm analyzer was designed for search for a polarization program that would eradicate D. geothermalis biofilm or from stainless steel under conditions simulating paper mill environment. The Radbox instrument was designed to study the generation of reactive oxygen species during the polarization that was effective in antifouling of D. geothermalis. We found that cathodic character and a pulsed mode of polarization were required to achieve detaching D. geothermalis biofilm from stainless steel. We also found that the efficiency of polarization was good on submerged, and poor on splash area biofilms. By adding oxidative biocides, bromochloro-5,5-dimethylhydantoin, 2,2-dibromo-2-cyanodiacetamide or peracetic acid gave additive value with polarization, being active on splash area biofilms. We showed that the cathodically weighted pulsed polarization that was active in removing D. geothermalis was also effective in generation of reactive oxygen species. It is possible that the antifouling effect relied on the generation of ROS on the polarized steel surfaces. Antifouling method successful towards D. geothermalis that is a tenacious biofouler and possesses a high tolerance to oxidative stressors could be functional also towards other biofoulers and applicable in wet industrial processes elsewhere.Biofilmit, pintoihin tarttuvat ja niillä kasvavat mikrobit, ovat haitallisia kasvaessaan ihmisen kannalta väärissä ympäristöissä. Tällaisia ovat teollisuuden kosteat pinnat, joissa on biofilmit voivat hidastaa prosessien toimintaa (puhdistuskatkot), liata ja vahingoittaa prosessin laitteistoa (biokorroosio) ja pilata lopputuotteiden laatua. Väitöskirjassani tutkin biofilmiä muodostavan Deinococcus geothermalis-bakteerin kiinnittymistä teräs- ja lasipintoihin sekä sen esiintymistä paperi- ja kartonkikoneiden biofilmeissä. Haitallisista biofilmeistä pyritään pääsemään eroon. Me tutkimme biofilmin poistoa teräspinnoilta menetelmällä, jossa ruostumatonta terästä polarisoidaan sähköllä. Testibiofilminä tässä tutkimuksessa käytimme D. geothermalis-bakteeria. D. geothermalis-bakteerin muodostamaa pinkin väristä, sitkeää biofilmiä on aiemmissa tutkimuksissa löydetty paperitehtaiden märän pään roiskealueiden pinnoilta. Tutkin kvantitatiivisella PCR-menetelmällä D. geothermalis bakteerin esiintymistä 24:stä eri paperi-ja kartonkikoneista eristetyistä värillistä biofilmeistä ja saostumista sekä prosessivedestä että lopputuotteiden väriläiskistä. Näytteistä eristetystä DNA:sta tutkittiin D. geothermalis-bakteerin läsnäoloa mittaamalla sen 16S rRNA geenimäärää spesifisten alukkeiden avulla. Tutkimus paljasti, että tehtailta kerätyistä näytteistä vain 10 % sisälsi D. geothermalis-bakteerin DNA:ta. D. geothermalis-bakteerin 16S rRNA geenin osuus positiivisissa näytteissä oli pieni, vain 0.03 - 1.3 % bakteerien 16S rRNA geenien lukumäärästä. Tästä huolimatta D. geothermalis voi pilata lopputuotteiden laatua, sillä sitä löytyi satunnaisesti lopputuotteiden väriläiskistä. D. geothermalis-bakteeri kiinnittyy lujasti elottomiin pintoihin. Biofilmi muodossaan monet bakteerit tuottavat solunulkoista, polysakkaridia sisältävää lima-ainesta. D. geothermalis tuottaa solunulkoista lima-ainesta vain niukasti. Käytin fluoresenssileimattuja, hiilihydraattispesifisiä lektiinejä ja konfokaalilasermikroskooppia biofilmin rakenteellisen polysakkaridiaineksen ja kiinnittymisen tutkimiseen. Havaitsimme, että biofilmin polysakkaridipitoinen aines oli järjestäytynyt viiteen erilaiseen vyöhykkeeseen, jotka voivat auttaa bakteeria kiinnittymään elottomaan pintaan, toimivat biofilmin rakenteellisina osina tai mahdollisena vesivarastona sekä antavat suojaa biofilmin bakteereille. Elottomiin pintoihin ja toisiin soluihin kiinnittyessään D. geothermalis-solut tuottavat erityisiä tarttumisrihmoja. Selvitimme näiden tarttumisrihmojen rakennetta proteomiikan avulla. Rihmat sisälsivät neljää proteiinia, jotka ovat ominaisia tyypin IV pilin rakenteille. Rihmoja ei esiintynyt planktisilla soluilla mikä viittaa siihen, että solut käynnistävät niiden tuoton tarttuessaan pintaan. Aiemmin Deinococcus suvun bakteereilta tyypin IV pilia ei ole löydetty. Sähkökemiallista biofilmin poiston tutkimusta varten suunnittelimme ja rakensimme laboratorio-mittakaavaisen laitteiston Double Biofilm Analyzer (DBA) sekä RadBox laitteen. DBA-laite mahdollisti useiden eri sähkökäsittelyjen samanaikaisen tutkimisen. D. geothermalis-bakteeri kestää ionisoivaa ja ultraviolettisäteilyä, kuivuutta sekä monia biosideja. Tutkimustulokset osoittivat, että katodinen tai katodisesti painotettu pulssitettu (anodinen ja katodinen vuorottelu) polarisaatio irrottivat biofilmin tehokkaasti teräksen pinnalta nestepinnan alapuolella, mutta ei ilman ja nesteen rajapinnalta. Kun hapettavia biosideja (peretikkahappo, 2,2 dibromi-2-syanoasetamidi, bromi-kloori-5,5-dimetyylihydantoiiini) käytettiin yhdessä katodisesti painotetun, pulsittavan polarisaation kanssa, irtosi myös roiskealueiden deinokokki biofilmit. Osoitin Radbox-laitteella, että polarisaation aikana muodostuu happiradikaaleja. Radikaalien todentamiseen kehittämässämme menetelmässä hyödynnettiin happiradikaalien kanssa reagoivia fluoresoivia väriaineita, joiden fluoresoivaa signaalia mitattiin reaaliajassa. Happiradikaalit ovat reaktiivisia hapettimia ja sellaisina aiheuttavat solutuhoa. Radikaalien muodostuminen pinnalla on se tekijä, jonka oletamme aiheuttavan deinokokki biofilmien irtoamiseen sähköisesti polarisoidulta pinnalta. Sähkökemiallinen polarisaatio tarjoaakin vaihtoehdon ja/tai lisätehoa biosidien käytölle ja mekaanisella puhdistukselle eri teollisuusympäristöissä tapahtuvaan biofilmin poistoon

Attentive, speculative experimental research for sustainability transitions : An exploration in sustainable eating

The critical role of everyday practices in climate change mitigation has placed experimental approaches at the top of the environmental policy agenda. In this paper we discuss the value of behavioural approaches, practice theories, pragmatic tinkering and speculative thinking with respect to experimentation. Whereas the first two have been much discussed within sustainability science and transition research, the notions of pragmatic tinkering and speculative thinking radically broaden the scope of experimental research and its contribution to sustainable everyday practices. Pragmatism brings to the fore the need to coordinate multiple practices and understandings of good eating, as these may clash in practice. Through this lens, the value of experimental research lies in revealing frictions that need to be resolved, or tinkered, in practice. Speculative experimentation, in turn, refers to the power of experiments to challenge the experimental setting itself and force thinking about new possibilities and avenues. We investigate the value of all four approaches in relation to our experiments with sustainable eating in the Finnish and Nordic context. Our elaboration justifies the need to broaden the conception of experimental research in order to capture the multiplicity of sustainable eating. Hence, we call for attentive, speculative experimental research aimed not only at testing solutions for sustainable everyday practice, but also at reflecting on the practice of experimentation itself.peerReviewe

Lähentävätkö vai etäännyttävätkö digitaaliset välineet luonnosta? Luontoharrastajien kokemuksia harrastuksensa teknologisoitumisesta

Luonnossa liikkumisesta ja luontoharrastuksista on tullut yhä teknologiavälitteisempiä yleisen digitalisoitumisen ja digivetoisen kansalaistieteen myötä. Tarkastelemme artikkelissamme mitä teknologisoituminen tekee luontosuhteille ja luonnon tuntemukselle hyödyntäen digitaalisen läheisyyden käsitettä. Kirjoituksen aineistona on luontoharrastajien kirjoituksia teknologian käytöstään. Havaitsimme, että muun muassa älypuhelimet sovelluksineen sekä sosiaalinen media nivoutuvat monin tavoin osaksi luontokulttuuria. Teknologia voi sekä lähentää että loitontaa ihmisiä luonnosta. Vastaajat eivät olleet selkeästi jaettavissa teknologiapositiivisiin ja -kielteisiin, vaan teknologiaa käytetään tilanteisesti eri tavoin retkien suunnittelussa, luonnossa liikkuessa ja kokemuksia jaettaessa

Adhesion of Respiratory-Infection-Associated Microorganisms on Degradable Thermoplastic Composites

The purpose of this study was to evaluate bacterial adhesion and early colonization on a composite consisting of bioactive glass (BAG) particles and copolymer of ε-caprolactone/D,L-lactide. Materials were incubated with suspensions of both type strains and clinical isolates of Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, and Pseudomonas aeruginosa for 30 minutes (adhesion) and 4 hours (colonization). Clear differences exist in the microorganisms' ability to adhere on the experimental materials. However, the presence of BAG particles does not inhibit bacterial adhesion, but early colonization of the materials with P. aeruginosa was inhibited by the addition of 90–315 μm BAG particles

Interactions of genetic variants and prenatal stress in relation to the risk for recurrent respiratory infections in children

Genetic variants may predispose children to recurrent respiratory infections (RRIs) but studies on genotype-environment interaction are rare. We hypothesized that the risk for RRIs is elevated in children with innate immune gene variants, and that prenatal exposure to maternal psychological distress further increases the risk. In a birth cohort, children with RRIs (n=96) were identified by the age of 24 months and compared with the remaining cohort children (n=894). The risk for RRIs in children with preselected genetic variants and the interaction between maternal distress during pregnancy and child genotype were assessed with logistic regression. The IL6 minor allele G was associated with elevated risk for RRIs (OR 1.55; 95% CI 1.14-2.12). Overall, there was no interaction between maternal psychological distress and child genotype. Exploratory analyses showed that, the association between the variant type of IL6 and the risk for RRIs was dependent on prenatal exposure to maternal psychological distress in males (OR 1.96; 95% CI 1.04-3.67). Our study didn't find genotype-environment interaction between prenatal maternal distress and child genotype. Exploratory analyses suggest sex differences in gene-environment interaction related to susceptibility to RRIs.Peer reviewe

Kasvisruokaa kouluun – kokeileva tutkimus ruokavaliomurroksen tukena

Peer reviewe

Doula som stöd under graviditet, förlossning och barnsängstid

Begreppet Doula betyder ursprungligen kvinna som ger omvårdnad. Doulan var den tjänarinna som hade hand om förlossningen och hjälpte till med barnen i antikens Grekland. Begreppet doula används idag för att beskriva en person som finns till för att stöda mamman eller familjen både före, under och efter förlossningen. I Finland grundades den första frivilliga doulaverksamheten av Föreningen för mödra- och skyddshem år 1992. Idag finns 16 doulagrupper runt om i landet. Folkhälsan startade svenskspråkig doulaverksamhet i Nyland år 2004 och i Österbotten år 2009 och har idag fyra grupper i Nyland, Österbotten, Åboland och på Åland. Boken ”Doulan som stöd för kvinnan och familjen under graviditet, förlossning och barnsängstid” är den andra boken som publiceras, i Novias serie S, som berör barnmorskans arbete. Boken bygger på barnmorskestuderandes examensarbeten under 2016 - 201

Multi-inflammatory syndrome and Kawasaki disease in children during the COVID-19 pandemic : A nationwide register-based study and time series analysis

Aim We investigated whether the ongoing COVID-19 pandemic was associated with the occurrence of Kawasaki disease or with multi-inflammatory syndrome in children (MIS-C). Methods This national Finnish register-based study was based on laboratory-confirmed severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infections, MIS-C and Kawasaki disease cases. We performed a time series analysis on the occurrence of Kawasaki disease in 2016-2020. Results In 2020, there were 5170 laboratory-confirmed COVID-19 cases in children under 18 years of age and five fulfilled the MIS-C case definition. The occurrence of MIS-C was 0.97 per 1000 (95% confidence interval: 0.31-2.26) laboratory-confirmed SARS-CoV-2 infections in children. Our time series analysis showed that Kawasaki disease cases decreased during the COVID-19 pandemic. The seasonally adjusted incidence rate ratio was 0.49 (95% confidence interval: 0.32-0.74) when it was compared to pre-pandemic levels. This coincided with a reduced occurrence of respiratory infections, due to social distancing in the population. Conclusion This nationwide register-based study found that MIS-C was a rare complication of the SARS-CoV-2 infection. The occurrence of Kawasaki disease and respiratory infections decreased during the pandemic. This suggests that transmissible microbes may play an important role in Kawasaki disease and social distancing may have a protective effect.Peer reviewe

Parents' depression and loneliness during pregnancy and respiratory infections in the offspring: A prospective birth cohort study.

An association between maternal prenatal stress and increased rates of respiratory tract infections in the offspring has been described earlier. Data regarding the father's role is lacking. In this study our aim was to evaluate, whether mothers' and fathers' depressive symptoms and loneliness during pregnancy predict higher rates of respiratory tract infections in the offspring. In this longitudinal cohort study we gathered information on parental psychological risk during gestational week 20 using the BDI-II and UCLA loneliness scale questionnaires for the parents of 929 children. Loneliness was divided into social and emotional components, the former describing patterns of social isolation and the latter a perceived lack of intimate attachments. Episodes of acute otitis media, physician visits due to respiratory tract infections, and antibiotic consumption relating to respiratory tract infections were documented in the infants, excluding twins, from birth until 10 months of age using study diaries. Analyses were carried out by structural equation modeling, which provides dynamic estimates of covariances. Maternal depressive symptoms during pregnancy predicted higher rates of acute otitis media in the infant and maternal emotional loneliness predicted higher rates of physician visits. Acute otitis media, physician visits and antibiotic consumption in the infant were slightly less frequent for families who reported social loneliness in the father or mother. Associations remained when taking into account confounders. Maternal prenatal depression and emotional loneliness predicted a higher burden of respiratory tract infections in the offspring. The protective influence of parental social loneliness on the burden of respiratory tract infections in infants was not in line with our study hypothesis, but could be explained by reduced use of healthcare services in these socially isolated families. BACKGROUND METHODS RESULTS CONCLUSION

Metsätilastollinen vuosikirja 2022

Metsätilastolliseen vuosikirjaan kootaan vuosittain keskeiset tilastot Suomen metsistä, metsätaloudesta ja metsäteollisuudesta. Kirjassa käsitellään myös metsien monimuotoisuutta ja suojelua. Viimeisessä luvussa esitellään kansainvälisiä metsätilastoja. Kirja muodostaa osan Suomen metsätilastojärjestelmää, joka on kansainvälisesti arvioiden maailman huippua. Kirjan tuoreimmat tilastot käsittelevät pääasiassa vuotta 2021. Metsätilastollisella vuosikirjalla on pitkät perinteet. Kirjaa on tehty jo seitsemällä eri vuosikymmenellä, 60-luvun lopusta lähtien. Kirjan sisältöä on kehitetty jatkuvasti vastaamaan kasvaviin ajankohtaisiin tietotarpeisiin. Kirjan päätoimittaja on Eeva Vaahtera. Kirjaa työsti asiantunteva ja metsätilastoihin perehtynyt toimitustiimi. Kirjan toimitustiimiin kuuluivat: Irma Kulju, Tuomas Niinistö, Aarre Peltola, Minna Räty, Tiina Sauvula-Seppälä, Jukka Torvelainen ja Esa Uotila