NECTAR: Radiography and tomography station using fission neutrons

NECTAR, operated by the Technische Universität München, is a versatile facility for the non-destructive inspection of various objects by means of fission neutron radiography and tomography, respectively

Development of a combined metal clad waveguide and surface enhanced fluorescence microscope for live cell imaging

Il y a un intérêt grandissant dans les domaines de la biologie cellulaire et de la pharmacologie pour la détection fiable d’interactions cellule-cellule et d’activités résultantes de l’interaction cellulaire avec l’environnement physique et biochimique. Les techniques de détection sans marquage, telles que celles basées sur la résonance plasmonique de surface, les réseaux de diffraction ou la spectroscopie d’impédance électrique, sont désormais utilisées de façon routinière. Celles-ci permettent de mesurer, entre autres, les signaux cellulaires sous-jacents et l’activité fonctionnelle des cellules exposées à des hormones, des agents pharmacologiques ou encore, des toxines. Lors de ces tests, le signal mesuré est issu de plusieurs cellules. Il est généralement supposé que le profil de réponse cellulaire est homogène parmi la population de cellules testées. Or, de plus en plus de publications tendent à mettre en évidence un haut niveau d’hétérogénéité au sein d’une population de cellules. Bien que pourvues d’une grande sensibilité, les techniques précédemment mentionnées ont des lacunes en termes de résolution spatiale et de profondeur de sondage, ce qui rend impossible la détection d’activité cellulaire individuelle. Le niveau de complexité augmente lorsque l’on considère que les profils de réponses cellulaires résultent d’un amalgame de divers événements de signalisation cellulaire individuels, ce qui rend difficile l’extraction de la contribution d’une composante précise du signal global mesuré. Dans cette thèse, une plate-forme d’imagerie a été développée en combinant deux méthodes, l’une sans et l’autre avec marquage. Ces méthodes sont respectivement les guides d’ondes à gaine métallique (MCWG, metal clad waveguide) et la fluorescence exaltée en surface (SEF, surface enhanced fluorescence). L’objectif est de simultanément visualiser et quantifier les signalisations et activités fonctionnelles des cellules individuelles. Des simulations numériques sont présentées qui illustrent les performances attendues du système. Le système a été testé expérimentalement sur une combinaison d’échantillons synthétiques bien définis et de nombreuses cellules vivantes génériques, de nature variée. Nous avons montré que la plateforme MCWG proposée peut atteindre une grande profondeur de mesure (>600 nm) tout en maintenant une bonne résolution latérale (5 μm), permettant ainsi l’observation de cellules individuelles. Contrairement à l’imagerie MCWG, le signal obtenu en SEF ne dépend pas d’un mode de propagation et sa résolution est limitée seulement par la diffraction. Il a été possible de montrer le caractère hétérogène d’une petite population de cellules en mesurant, sans employer de marqueur, les variations de signalisations et de la morphologie cellulaire. Le caractère unique de chaque cellule en lien avec son profil de réponse a été détecté et quantifié par la mesure de l’activité intracellulaire de cellules endothéliales en état d’apoptose induite. Dans une seconde série d’expériences, le système a été employé pour étudier les changements dans l’intégrité d’un film de cellules confluentes exposé à des stimuli biochimiques. L’utilisation du mode d’imagerie MCWG a permis d’illustrer le lien direct entre le signal mesuré et la formation d’interstices intercellulaires dans la monocouche de cellules. Les avantages d’un système combiné exploitant des approches avec et sans marqueurs ont été montrés. Ceci a été réalisé par l’emploi de marqueurs fluorescents afin d’associer les variations dans les composantes moléculaires et structurelles des cellules au signal MCWG mesuré. Plus spécifiquement, le système d’imagerie a été utilisé dans le but de visualiser le cytosquelette de cellules musculaires lisses vasculaires. Finalement, la plateforme d’imagerie a été exploitée afin de mesurer l’activité des signaux médiés par les récepteurs. L’analyse simultanée du signal MCWG, lequel n’emploie pas de marqueur, et du signal calcique associé à l’activation du récepteur de l’angiotensine 1 a permis d’identifier certains éléments caractéristiques du signal obtenu sans marqueur. De plus, en utilisant des inhibiteurs pharmacologiques, il a été possible d’isoler certains chemins de signalisations dans l’activité cellulaire observée

Uncovering Ultrastructural Defences in Daphnia magna — An Interdisciplinary Approach to Assess the Predator-Induced Fortification of the Carapace

The development of structural defences, such as the fortification of shells or exoskeletons, is a widespread strategy to reduce predator attack efficiency. In unpredictable environments these defences may be more pronounced in the presence of a predator. The cladoceran Daphnia magna (Crustacea: Branchiopoda: Cladocera) has been shown to develop a bulky morphotype as an effective inducible morphological defence against the predatory tadpole shrimp Triops cancriformis (Crustacea: Branchiopoda: Notostraca). Mediated by kairomones, the daphnids express an increased body length, width and an elongated tail spine. Here we examined whether these large scale morphological defences are accompanied by additional ultrastructural defences, i.e. a fortification of the exoskeleton. We employed atomic force microscopy (AFM) based nanoindentation experiments to assess the cuticle hardness along with tapping mode AFM imaging to visualise the surface morphology for predator exposed and non-predator exposed daphnids. We used semi-thin sections of the carapace to measure the cuticle thickness, and finally, we used fluorescence microscopy to analyse the diameter of the pillars connecting the two carapace layers. We found that D. magna indeed expresses ultrastructural defences against Triops predation. The cuticle in predator exposed individuals is approximately five times harder and two times thicker than in control daphnids. Moreover, the pillar diameter is significantly increased in predator exposed daphnids. These predator-cue induced changes in the carapace architecture should provide effective protection against being crushed by the predator's mouthparts and may add to the protective effect of bulkiness. This study highlights the potential of interdisciplinary studies to uncover new and relevant aspects even in extensively studied fields of research

Tenomodulin is Required for Tendon Endurance Running and Collagen I Fibril Adaptation to Mechanical Load

Tendons are dense connective tissues that attach muscles to bone with an indispensable role in locomotion because of their intrinsic properties of storing and releasing muscle-generated elastic energy. Tenomodulin (Tnmd) is a well-accepted gene marker for the mature tendon/ligament lineage and its loss-of -function in mice leads to a phenotype with distinct signs of premature aging on tissue and stem/progenitor cell levels. Based on these findings, we hypothesized that Tnmdmight be an important factor in the functional performance of tendons. Firstly, we revealed that Tnmd is amechanosensitive gene and that the C-terminus of the protein colocalizewith collagen I-type fibers in the extracellular matrix. Secondly, using an endurance training protocol, we compared Tnmd knockout mice with wild types and showed that Tnmd deficiency leads to significantly inferior running performance that further worsens with training. In these mice, endurance running was hindered due to abnormal response of collagen I cross-linking and proteoglycan genes leading to an inadequate collagen I fiber thickness and elasticity. In sum, our study demonstrates that Tnmd is required for proper tendon tissue adaptation to endurance running and aids in better understanding of the structural-functional relationships of tendon tissues. (C) 2017 The Authors. Published by Elsevier B.V

Nurses' perceptions of aids and obstacles to the provision of optimal end of life care in ICU

Contains fulltext : 172380.pdf (publisher's version ) (Open Access

Development of a combined metal clad waveguide and surface enhanced fluorescence microscope for live cell imaging

Il y a un intérêt grandissant dans les domaines de la biologie cellulaire et de la pharmacologie pour la détection fiable d’interactions cellule-cellule et d’activités résultantes de l’interaction cellulaire avec l’environnement physique et biochimique. Les techniques de détection sans marquage, telles que celles basées sur la résonance plasmonique de surface, les réseaux de diffraction ou la spectroscopie d’impédance électrique, sont désormais utilisées de façon routinière. Celles-ci permettent de mesurer, entre autres, les signaux cellulaires sous-jacents et l’activité fonctionnelle des cellules exposées à des hormones, des agents pharmacologiques ou encore, des toxines. Lors de ces tests, le signal mesuré est issu de plusieurs cellules. Il est généralement supposé que le profil de réponse cellulaire est homogène parmi la population de cellules testées. Or, de plus en plus de publications tendent à mettre en évidence un haut niveau d’hétérogénéité au sein d’une population de cellules. Bien que pourvues d’une grande sensibilité, les techniques précédemment mentionnées ont des lacunes en termes de résolution spatiale et de profondeur de sondage, ce qui rend impossible la détection d’activité cellulaire individuelle. Le niveau de complexité augmente lorsque l’on considère que les profils de réponses cellulaires résultent d’un amalgame de divers événements de signalisation cellulaire individuels, ce qui rend difficile l’extraction de la contribution d’une composante précise du signal global mesuré. Dans cette thèse, une plate-forme d’imagerie a été développée en combinant deux méthodes, l’une sans et l’autre avec marquage. Ces méthodes sont respectivement les guides d’ondes à gaine métallique (MCWG, metal clad waveguide) et la fluorescence exaltée en surface (SEF, surface enhanced fluorescence). L’objectif est de simultanément visualiser et quantifier les signalisations et activités fonctionnelles des cellules individuelles. Des simulations numériques sont présentées qui illustrent les performances attendues du système. Le système a été testé expérimentalement sur une combinaison d’échantillons synthétiques bien définis et de nombreuses cellules vivantes génériques, de nature variée. Nous avons montré que la plateforme MCWG proposée peut atteindre une grande profondeur de mesure (>600 nm) tout en maintenant une bonne résolution latérale (5 μm), permettant ainsi l’observation de cellules individuelles. Contrairement à l’imagerie MCWG, le signal obtenu en SEF ne dépend pas d’un mode de propagation et sa résolution est limitée seulement par la diffraction. Il a été possible de montrer le caractère hétérogène d’une petite population de cellules en mesurant, sans employer de marqueur, les variations de signalisations et de la morphologie cellulaire. Le caractère unique de chaque cellule en lien avec son profil de réponse a été détecté et quantifié par la mesure de l’activité intracellulaire de cellules endothéliales en état d’apoptose induite. Dans une seconde série d’expériences, le système a été employé pour étudier les changements dans l’intégrité d’un film de cellules confluentes exposé à des stimuli biochimiques. L’utilisation du mode d’imagerie MCWG a permis d’illustrer le lien direct entre le signal mesuré et la formation d’interstices intercellulaires dans la monocouche de cellules. Les avantages d’un système combiné exploitant des approches avec et sans marqueurs ont été montrés. Ceci a été réalisé par l’emploi de marqueurs fluorescents afin d’associer les variations dans les composantes moléculaires et structurelles des cellules au signal MCWG mesuré. Plus spécifiquement, le système d’imagerie a été utilisé dans le but de visualiser le cytosquelette de cellules musculaires lisses vasculaires. Finalement, la plateforme d’imagerie a été exploitée afin de mesurer l’activité des signaux médiés par les récepteurs. L’analyse simultanée du signal MCWG, lequel n’emploie pas de marqueur, et du signal calcique associé à l’activation du récepteur de l’angiotensine 1 a permis d’identifier certains éléments caractéristiques du signal obtenu sans marqueur. De plus, en utilisant des inhibiteurs pharmacologiques, il a été possible d’isoler certains chemins de signalisations dans l’activité cellulaire observée

Characterization of a Vertical-Cavity Enhanced Detector for Narrowband Detection in the Mid-Infrared

In this work we present the experimental characterization of a vertical-cavity enhanced resonant detector (VERD) optimized for detection in the mid-infrared. We demonstrate that the VERD shows a 7.1 times higher absorption and responsivity at 4.26 µm compared to a bare metal absorber. As such this design can be easily optimized and integrated to specifically enhance the absorption around the design wavelength

Monitoring individual cell-signaling activity using combined metal-clad waveguide and surface-enhanced fluorescence imaging

International audienc

Label-free visualization and quantification of single cell signaling activity using metal-clad waveguide (MCWG)-based microscopy

International audienceLabel-free biosensing methods are very effective for studying cell signaling cascade activation induced by external stimuli. Assays generally involve a large number of cells and rely on the underlying assumption that cell response is homogeneous within a cell population. However, there is an increasing body of evidence showing that cell behavior may vary significantly even among genetically identical cells. In this paper, we demonstrate the use of metal-clad waveguide (MCWG)-based microscopy for label-free real-time monitoring of signaling activity and morphology changes in a small population of cells, with the ability to resolve individual cells. We demonstrate the potential of this approach by quantifying apoptosis-induced intracellular activity in individual cells following exposure to tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) and by visualizing and quantifying extracellular changes in endothelial cell layer integrity following the activation of the proteinase-activated receptor 1 (PAR1) by thrombin. Results show that averaged signals obtained from a cell population may incorrectly reflect the actual distribution of morphology and kinetics parameters across a cell population by a significant margin

Metal clad waveguide (MCWG) based imaging using a high numerical aperture microscope objective

International audienceEvanescent-field based methods such as surface plasmon resonance (SPR) have been used very effectively for label-free imaging of microscopic biological material in close proximity to a sensing surface. However, the shallow probing depth of SPR (typically less than ~200 nm) can be problematic when imaging relatively thick biological objects such as cells or bacteria. In this paper, we demonstrate how metal-clad waveguides (MCWG) can be used to achieve deeper probing depth compared to SPR while maintaining good imaging spatial resolution. Comparative numerical simulations of imaging spatial resolution versus probing depth are shown for a number of common SPR, long-range SPR, and MCWG configurations, demonstrating that MCWG offer the best compromise between resolution and depth for imaging thick biological objects. Experimental results of synthetic target and live cell imaging are shown that validate the numerical simulations and demonstrate the capabilities of the method