Unveiling the optical properties of a metamaterial synthesized by electron-beam-induced deposition

The direct writing using a focused electron beam allows for fabricating truly three-dimensional structures of sub-wavelength dimensions in the visible spectral regime. The resulting sophisticated geometries are perfectly suited for studying light-matter interaction at the nanoscale. Their overall optical response will strongly depend not only on geometry but also on the optical properties of the deposited material. In case of the typically used metal-organic precursors, the deposits show a substructure of metallic nanocrystals embedded in a carbonaceous matrix. Since gold-containing precursor media are especially interesting for optical applications, we experimentally determine the effective permittivity of such an effective material. Our experiment is based on spectroscopic measurements of planar deposits. The retrieved permittivity shows a systematic dependence on the gold particle density and cannot be sufficiently described using the common Maxwell-Garnett approach for effective medium.Comment: 7 pages, 4 figure

One-dimensional Si chains embedded in Pt(111)and protected by a hexagonal boron-nitride monolayer

Using scanning tunneling microscopy, we show that Si deposition on Pt(111) at 300K leads to a network of one-dimensional Si chains. On the bare Pt(111) surface, the chains, embedded into the Pt surface, are orientated along the -direction. They disappear within a few hours in ultrahigh vacuum due to the presence of residual gas. Exposing the chains to different gases deliberately reveals that CO is largely responsible for the disappearance of the chains. The chains can be stabilized by a monolayer of hexagonal boron nitride, which is deposited prior to the Si deposition. The resulting Si chains are rotated by 30{\deg} with respect to the chains on the bare Pt(111) surface and survive even an exposure to air for 10 minutes.Comment: 8 pages, 4 Figure

Photodynamische Therapie (PDT) und wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) bei Patienten mit therapierefraktären vulgären Hand- und Fußwarzen

Background: Common warts (verrucae vulgares) are human papilloma virus (HPV) infections with a high incidence and prevalence, most often affecting hands and feet, being able to impair quality of life. About 30 different therapeutic regimens described in literature reveal a lack of a single striking strategy. Recent publications showed positive results of photodynamic therapy (PDT) with 5-aminolevulinic acid (5-ALA) in the treatment of HPV-induced skin diseases, especially warts, using visible light (VIS) to stimulate an absorption band of endogenously formed protoporphyrin IX. Additional experiences adding waterfiltered infrared A (wIRA) during 5-ALA-PDT revealed positive effects. Aim of the study: First prospective randomised controlled blind study including PDT and wIRA in the treatment of recalcitrant common hand and foot warts. Comparison of "5-ALA cream (ALA) vs. placebo cream (PLC)" and "irradiation with visible light and wIRA (VIS+wIRA) vs. irradiation with visible light alone (VIS)". Methods: Pre-treatment with keratolysis (salicylic acid) and curettage. PDT treatment: topical application of 5-ALA (Medac) in "unguentum emulsificans aquosum" vs. placebo; irradiation: combination of VIS and a large amount of wIRA (Hydrosun® radiator type 501, 4 mm water cuvette, waterfiltered spectrum 590-1400 nm, contact-free, typically painless) vs. VIS alone. Post-treatment with retinoic acid ointment. One to three therapy cycles every 3 weeks. Main variable of interest: "Percent change of total wart area of each patient over the time" (18 weeks). Global judgement by patient and by physician and subjective rating of feeling/pain (visual analogue scales). 80 patients with therapy-resistant common hand and foot warts were assigned randomly into one of the four therapy groups with comparable numbers of warts at comparable sites in all groups. Results: The individual total wart area decreased during 18 weeks in group 1 (ALA+VIS+wIRA) and in group 2 (PLC+VIS+wIRA) significantly more than in both groups without wIRA (group 3 (ALA+VIS) and 4 (PLC+VIS)): medians and interquartile ranges: -94% (-100%/-84%) vs. -99% (-100%/-71%) vs. -47% (-75%/0%) vs. -73% (-92%/-27%). After 18 weeks the two groups with wIRA differed remarkably from the two groups without wIRA: 42% vs. 7% completely cured patients; 72% vs. 34% vanished warts. Global judgement by patient and by physician and subjective rating of feeling was much better in the two groups with wIRA than in the two groups without wIRA. Conclusions: The above described complete treatment scheme of hand and foot warts (keratolysis, curettage, PDT treatment, irradiation with VIS+wIRA, retinoic acid ointment; three therapy cycles every 3 weeks) proved to be effective. Within this treatment scheme wIRA as non-invasive and painless treatment modality revealed to be an important, effective factor, while photodynamic therapy with 5-ALA in the described form did not contribute recognisably - neither alone (without wIRA) nor in combination with wIRA - to a clinical improvement. For future treatment of warts an even improved scheme is proposed: one treatment cycle (keratolysis, curettage, wIRA, without PDT) once a week for six to nine weeks. © 2004 Fuchs et al; licensee German Medical Science. This is an Open Access article: verbatim copying and redistribution of this article are permitted in all media for any purpose, provided this notice is preserved along with the article's original URL : http://www.egms.de/en/gms/volume2.shtmlHintergrund: Vulgäre Warzen (Verrucae vulgares) sind humane Papillomvirus-Infektionen (HPV) mit einer hohen Inzidenz und Prävalenz, die am häufigsten Hände und Füße befallen und die in der Lage sind, die Lebensqualität zu beeinträchtigen. Etwa 30 in der Literatur beschriebene Therapieverfahren zeugen von einem Mangel an einer einzigen überzeugenden Strategie. Jüngste Veröffentlichungen zeigten positive Ergebnisse der Photodynamischen Therapie (PDT) mit 5-Aminolävulinsäure (5-ALA) in der Therapie von HPV-induzierten Hautkrankheiten, besonders Warzen, wobei sichtbares Licht (VIS) verwendet wird, um ein Absorptionsband des endogen aus 5-ALA gebildeten Protoporphyrin IX zu stimulieren. Weitere Erfahrungen, wassergefiltertes Infrarot A (wIRA) während der 5-ALA-PDT zusätzlich anzuwenden, offenbarten positive Wirkungen. Ziel der Untersuchung: Erste prospektive randomisierte kontrollierte Blind-Studie, die PDT und wIRA in die Behandlung von therapierefraktären vulgären Hand- und Fußwarzen einbezieht. Vergleich von "5-ALA-Salbe (ALA) vs. Placebo-Salbe (PLC)" und "Bestrahlung mit sichtbarem Licht und wIRA (VIS+wIRA) vs. Bestrahlung mit sichtbarem Licht allein (VIS)". Methoden: Vorbehandlung mit Keratolyse (Salizylsäure) und Kürettage. Photodynamische Therapie (PDT): topische Applikation von 5-ALA (Medac) in "Unguentum emulsificans aquosum" vs. Placebo; Bestrahlung: Kombination von sichtbarem Licht (VIS) und einem hohen Maß an wassergefiltertem Infrarot A (wIRA) (Hydrosun®-Strahler Typ 501, 4 mm Wasserküvette, wassergefiltertes Spektrum 590-1400 nm, kontaktfrei, typischerweise schmerzlos) vs. sichtbares Licht (VIS) allein. Nachbehandlung mit Vitamin-A-Säure-Salbe. Ein bis drei Therapiezyklen im Abstand von 3 Wochen. Hauptzielvariable: "Prozentuale Änderung der Gesamtwarzenfläche jedes Patienten über die Zeit" (18 Wochen). Globales Urteil von Patient und von Arzt sowie subjektive Einschätzung von Empfindung/Schmerz (visuelle Analogskalen). 80 Patienten mit therapierefraktären vulgären Hand- und Fußwarzen wurden randomisiert einer der vier Behandlungsgruppen (mit vergleichbarer Anzahl an Warzen in vergleichbaren Lokalisationen in allen Gruppen) zugeteilt. Ergebnisse: Die individuelle Gesamtwarzenfläche nahm während 18 Wochen in Gruppe 1 (ALA+VIS+wIRA) und in Gruppe 2 (PLC+VIS+wIRA) signifikant mehr als in den beiden Gruppen ohne wIRA (Gruppe 3 (ALA+VIS) und 4 (PLC+VIS)) ab: Mediane und Interquartil-Spannen: -94% (-100%/-84%) vs. -99% (-100%/-71%) vs. -47% (-75%/0%) vs. -73% (-92%/-27%). Nach 18 Wochen unterschieden sich die zwei Gruppen mit wIRA deutlich von den zwei Gruppen ohne wIRA: 42% vs. 7% komplett geheilte Patienten; 72% vs. 34% völlig verschwundene Warzen. Das globale Urteil von Patient und von Arzt und die subjektive Einschätzung des Empfindens waren in den zwei Gruppen mit wIRA viel besser als in den zwei Gruppen ohne wIRA. Folgerungen: Das oben beschriebene vollständige Therapieschema von Hand- und Fußwarzen (Keratolyse, Kürettage, Photodynamische Therapie, Bestrahlung mit VIS+wIRA, Vitamin-A-Säure-Salbe; drei Therapiezyklen im Abstand von 3 Wochen) erwies sich als effektiv. Innerhalb des Therapieschemas zeigte sich wIRA - als nicht-invasive und schmerzlose Therapiemodalität - als ein wichtiger, effektiver Faktor, während die Photodynamische Therapie mit 5-ALA in der beschriebenen Form nicht erkennbar - weder alleine (ohne wIRA) noch in Kombination mit wIRA - zu einer klinischen Verbesserung beitrug. Für die zukünftige Behandlung von Warzen wird ein weiter verbessertes Schema vorgeschlagen: ein Therapiezyklus (Keratolyse, Kürettage, wIRA, ohne PDT) einmal pro Woche für sechs bis neun Wochen

Nuclear translocation and signalling of L1-CAM in human carcinoma cells requires ADAM10 and presenilin/gamma-secretase activity

L1-CAM (L1 cell-adhesion molecule), or more simply L1, plays an important role in the progression of human carcinoma. Overexpression promotes tumour-cell invasion and motility, growth in nude mice and tumour metastasis. It is feasible that L1-dependent signalling contributes to these effects. However, little is known about its mechanism in tumour cells. We reported previously that L1 is cleaved by ADAM (a disintegrin and metalloprotease) and that the cytoplasmic part is essential for L1 function. Here we analysed more closely the role of proteolytic cleavage in L1-mediated nuclear signalling. Using OVMz carcinoma cells and L1-transfected cells as a model, we found that ADAM10-mediated cleavage of L1 proceeds in lipid raft and non-raft domains. The cleavage product, L1-32, is further processed by PS (presenilin)/gamma-secretase to release L1-ICD, an L1 intracellular domain of 28 kDa. Overexpression of dominantnegative PS1 or use of a specific gamma-secretase inhibitor leads to an accumulation of L1-32. Fluorescence and biochemical analysis revealed a nuclear localization for L1-ICD. Moreover, inhibition of ADAM10 and/or gamma-secretase blocks nuclear translocation of L1-ICD and L1-dependent gene regulation. Overexpression of recombinant L1-ICD mediates gene regulation in a similar manner to full-length L1. Our results establish for the first time that regulated proteolytic processing by ADAM10 and PS/gamma-secretase is essential for the nuclear signalling of L1 in human carcinoma cell lines. Key words: a disintegrin and metalloprotease 10 (ADAM10), L1 cell-adhesion molecule (L1-CAM), nuclear translocation, presenilin (PS)/gamma-secretase activity, raft, signalling

Development of biocompatible material based on zirconium oxide

Composite materials based on polymers and ceramics are one of the most promising materials in medical application. Special properties of porous materials allow solving the most complicated problems in various fields of biomedicine. Physical-chemical properties of the composites depend on the porosity of materials. Synthesis of the porous materials based on zirconium oxide and polylactide is the aim of this work

Disentangling genetic and environmental risk factors for individual diseases from multiplex comorbidity networks

Most disorders are caused by a combination of multiple genetic and/or environmental factors. If two diseases are caused by the same molecular mechanism, they tend to co-occur in patients. Here we provide a quantitative method to disentangle how much genetic or environmental risk factors contribute to the pathogenesis of 358 individual diseases, respectively. We pool data on genetic, pathway-based, and toxicogenomic disease-causing mechanisms with disease co-occurrence data obtained from almost two million patients. From this data we construct a multiplex network where nodes represent disorders that are connected by links that either represent phenotypic comorbidity of the patients or the involvement of a certain molecular mechanism. From the similarity of phenotypic and mechanism-based networks for each disorder we derive measure that allows us to quantify the relative importance of various molecular mechanisms for a given disease. We find that most diseases are dominated by genetic risk factors, while environmental influences prevail for disorders such as depressions, cancers, or dermatitis. Almost never we find that more than one type of mechanisms is involved in the pathogenesis of diseases

Deep divergence between island populations in lichenized fungi

Macaronesia is characterized by a high degree of endemism and represents a noteworthy system to study the evolutionary history of populations and species. Here, we compare the population-genetic structure in three lichen-forming fungi, the widespread Lobaria pulmonaria and two Macaronesian endemics, L. immixta and L. macaronesica, based on microsatellites. We utilize population genetic approaches to explore population subdivision and evolutionary history of these taxa on the Canary Islands, Madeira, Azores, and the western Iberian Peninsula. A common feature in all species was the deep divergence between populations on the Azores, a pattern expected by the large geographic distance among islands. For both endemic species, there was a major split between archipelagos. In contrast, in the widespread L. pulmonaria, divergent individuals were distributed across multiple archipelagos, suggesting a complex evolutionary history involving repeated migration between islands and mainland

Interventionelle Methoden in der Endokrinologie: Untersuchungen zur endosonographisch gesteuerten transluminalen Feinnadelpunktion, endoskopischen farbkodierten Duplexsonographie und transiliakalen Knochenbiopsie

Interventionelle Untersuchungsmethoden kommen in der Endokrinologie selten zur Anwendung. Zur Beurteilung der Qualität, Relevanz, Komplikationsrate und Tolerabilität erfolgte die retrospektive Untersuchung endosonographisch gesteuerter transluminaler Feinnadelpunktionen der Nebennieren und anderer paraintestinaler Organe (a), der endoskopischen Duplexsonographie adrenaler Raumforderungen (b) sowie der transiliakalen Knochenbiopsie bei unklaren metabolischen Osteopathien (c). (a) Die Endosonographie (EUS) ermöglicht die Darstellung paraintestinaler Organe mit der Option einer diagnostischen endosonographisch gesteuerten transluminalen Feinnadelpunktion (EUS-FNA). Ziel war es, die Qualität und Komplikationsrate der EUS-FNA der Nebennieren und anderer paraintestinaler Organe zu evaluieren. Unter Verwendung eines Endosonoskops PENTAX FG 32 UA in Kombination mit einem Aspirationsnadelsystem Typ Hancke-Vilmann wurden 72 mittels EUS-FNA (n=44) gewonnene Präparate von 41 Patienten (Pankreas: n=13; Nebennieren: n=9; Abdomen: n=6; Mediastinum: n=13) hinsichtlich Auswertbarkeit und Kontamination mit Fremdgewebe beurteilt. Die Analyse von 34 Histologien und 38 Zytologien ergab 16 vs. 11 sehr gut/gut, 7 vs. 10 ausreichend, 7 vs. 13 schlecht und 4 vs. 4 nicht auswertbare Präparate. Die Kontamination mit Fremdgewebe war in 4 vs. zwei Präparaten stark, in drei vs. 14 deutlich, in 8 vs. 19 leicht und in 19 vs. drei Fällen nicht nachweisbar. Sehr gut/gut auswertbare Präparate waren signifikant weniger kontaminiert (p=0,037). Benigne waren 35, maligne 24 Befunde. 13 Präparate waren unter dem Aspekt der Dignität nicht klassifizierbar. In einem Fall zu einer asymptomatischen, selbstlimitierenden Einblutung im Zielgewebe. Die Auswertbarkeit war bei 64 von 72 Präparaten (89%) möglich. Eine unzureichende diagnostische Aussagekraft war mit einer Kontamination durch Fremdgewebe assoziiert. Die EUS-FNA erweitert die diagnostischen Möglichkeiten von außen schwer zugänglicher Organe insbesondere auch bei endokrinologischen Fragestellungen. (b) Die Klassifizierung adrenaler Tumoren mittels endosonographischer Darstellung gilt als schwierig. Ziel war es, Perfusionsmuster adrenaler Raumforderungen duplexsonographisch darzustellen und diese semiquantitativ im Vergleich zum umgebenden Parenchym zu klassifizieren. Die Durchführung erfolgte mit einem Endosonoskop Pentax FG 32 UA in Kombination mit einem Hitachi EUS 525 Ultraschallgerät. Die Perfusionsmuster von 46 später histologisch verifizierten Raumforderungen (Adenome: n=20; noduläre Hyperplasien: n=11; Phäochromozytome: n=15) von 38 Patienten wurden als nicht (n=24), leicht (n=12), mäßig (n=4) sowie stark (n=6) hypervaskularisiert beurteilt. Phäochromozytome wiesen im Vergleich zu Adenomen (p=0,003) sowie nodulären Hyperplasien (p=0,047) einen signifikant höheren Perfusionsgrad auf, wobei die Perfusionsmuster nicht abhängig von Echogenität, Echostruktur, Dignität oder Tumorgröße waren. Die endoskopische Duplexsonographie scheint eine zusätzliche Möglichkeit in der endosonographischen Differenzierung adrenaler Raumforderungen und hierbei insbesondere in der Detektion von Phäochromozytomen darzustellen. Eine große Varianz der Perfusionsmuster läßt jedoch eine Klassifizierung allein mittels endosonographischer Kriterien nicht zu. (c) Die Methode der transiliakalen Knochenbiopsie wird bezüglich ihrer Relevanz in der Diagnostik metabolischer Osteopathien kontrovers diskutiert. Ziel war es, ihre klinische Rolle einschließlich Tolerabilität und Komplikationsrate zu beurteilen. 99 transiliakale Knochenbiopsien in 14 Jahren entsprechen einer Anwendung bei 0,003% der das osteologische Zentrum in diesem Zeitraum frequentierenden Patienten. Indikationen beinhalteten die männliche Osteoporose (n=63), die unklare prämenopausale Osteoporose (n=18) ohne endokrinologische Funktionsstörung, V.a. eine systemische oder maligne Genese (n=16) sowie abnehmende Knochendichte unter spezifischer Osteoporosetherapie (n=2). Die Knochenbiopsie führte bei 82 von 99 Patienten zu einer Veränderung der medikamentösen Therapie. 16 Patienten erhielten aufgrund ihres histologischen Befundes keine weitere osteoporose-spezifische Therapie. In sechs Fällen ergab sich die Indikation zur Durchführung weiterführender Diagnostik. Die Komplikationsrate war gering bei mittels eines Fragebogens evaluierter guter Tolerabilität. Die transiliakale Knochenbiopsie bleibt im Rahmen der Differenzierung metabolischer Knochenerkrankungen eine für ein ausgewähltes Patientenkollektiv relevante diagnostische Methode. Die hier dargestellten interventionellen Untersuchungsmethoden liefern bei ausgewählten Fragestellungen trotz der Zunahme nicht-invasiver Verfahren häufig entscheidende differentialdiagnostische Informationen für die therapeutische Vorgehensweise