Développement de béton à ultra-hautes performances (BFUP) à base de verre ─ vers un béton écologique innovant

Le béton conventionnel (BC) a de nombreux problèmes tels que la corrosion de l’acier d'armature et les faibles résistances des constructions en béton. Par conséquent, la plupart des structures fabriquées avec du BC exigent une maintenance fréquent. Le béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) peut être conçu pour éliminer certaines des faiblesses caractéristiques du BC. Le BFUP est défini à travers le monde comme un béton ayant des propriétés mécaniques, de ductilité et de durabilité supérieures. Le BFUP classique comprend entre 800 kg/m³ et 1000 kg/m³ de ciment, de 25 à 35% massique (%m) de fumée de silice (FS), de 0 à 40%m de poudre de quartz (PQ) et 110-140%m de sable de quartz (SQ) (les pourcentages massiques sont basés sur la masse totale en ciment des mélanges). Le BFUP contient des fibres d'acier pour améliorer sa ductilité et sa résistance aux efforts de traction. Les quantités importantes de ciment utilisées pour produire un BFUP affectent non seulement les coûts de production et la consommation de ressources naturelles comme le calcaire, l'argile, le charbon et l'énergie électrique, mais affectent également négativement les dommages sur l'environnement en raison de la production substantielle de gaz à effet de serre dont le gas carbonique (CO[indice inférieur 2]). Par ailleurs, la distribution granulométrique du ciment présente des vides microscopiques qui peuvent être remplis avec des matières plus fines telles que la FS. Par contre, une grande quantité de FS est nécessaire pour combler ces vides uniquement avec de la FS (25 à 30%m du ciment) ce qui engendre des coûts élevés puisqu’il s’agit d’une ressource limitée. Aussi, la FS diminue de manière significative l’ouvrabilité des BFUP en raison de sa surface spécifique Blaine élevée. L’utilisation du PQ et du SQ est également coûteuse et consomme des ressources naturelles importantes. D’ailleurs, les PQ et SQ sont considérés comme des obstacles pour l’utilisation des BFUP à grande échelle dans le marché du béton, car ils ne parviennent pas à satisfaire les exigences environnementales. D’ailleurs, un rapport d'Environnement Canada stipule que le quartz provoque des dommages environnementaux immédiats et à long terme en raison de son effet biologique. Le BFUP est généralement vendu sur le marché comme un produit préemballé, ce qui limite les modifications de conception par l'utilisateur. Il est normalement transporté sur de longues distances, contrairement aux composantes des BC. Ceci contribue également à la génération de gaz à effet de serre et conduit à un coût plus élevé du produit final. Par conséquent, il existe le besoin de développer d’autres matériaux disponibles localement ayant des fonctions similaires pour remplacer partiellement ou totalement la fumée de silice, le sable de quartz ou la poudre de quartz, et donc de réduire la teneur en ciment dans BFUP, tout en ayant des propriétés comparables ou meilleures. De grandes quantités de déchets verre ne peuvent pas être recyclées en raison de leur fragilité, de leur couleur, ou des coûts élevés de recyclage. La plupart des déchets de verre vont dans les sites d'enfouissement, ce qui est indésirable puisqu’il s’agit d’un matériau non biodégradable et donc moins respectueux de l'environnement. Au cours des dernières années, des études ont été réalisées afin d’utiliser des déchets de verre comme ajout cimentaire alternatif (ACA) ou comme granulats ultrafins dans le béton, en fonction de la distribution granulométrique et de la composition chimique de ceux-ci. Cette thèse présente un nouveau type de béton écologique à base de déchets de verre à ultra-hautes performances (BEVUP) développé à l'Université de Sherbrooke. Les bétons ont été conçus à l’aide de déchets verre de particules de tailles variées et de l’optimisation granulaire de la des matrices granulaires et cimentaires. Les BEVUP peuvent être conçus avec une quantité réduite de ciment (400 à 800 kg/m³), de FS (50 à 220 kg/m³), de PQ (0 à 400 kg/m³), et de SQ (0-1200 kg/m³), tout en intégrant divers produits de déchets de verre: du sable de verre (SV) (0-1200 kg/m³) ayant un diamètre moyen (d[indice inférieur 50]) de 275 µm, une grande quantité de poudre de verre (PV) (200-700 kg/m³) ayant un d50 de 11 µm, une teneur modérée de poudre de verre fine (PVF) (50-200 kg/m³) avec d[indice inférieur] 50 de 3,8 µm. Le BEVUP contient également des fibres d'acier (pour augmenter la résistance à la traction et améliorer la ductilité), du superplastifiants (10-60 kg/m³) ainsi qu’un rapport eau-liant (E/L) aussi bas que celui de BFUP. Le remplacement du ciment et des particules de FS avec des particules de verre non-absorbantes et lisse améliore la rhéologie des BEVUP. De plus, l’utilisation de la PVF en remplacement de la FS réduit la surface spécifique totale nette d’un mélange de FS et de PVF. Puisque la surface spécifique nette des particules diminue, la quantité d’eau nécessaire pour lubrifier les surfaces des particules est moindre, ce qui permet d’obtenir un affaissement supérieur pour un même E/L. Aussi, l'utilisation de déchets de verre dans le béton abaisse la chaleur cumulative d'hydratation, ce qui contribue à minimiser le retrait de fissuration potentiel. En fonction de la composition des BEVUP et de la température de cure, ce type de béton peut atteindre des résistances à la compression allant de 130 à 230 MPa, des résistances à la flexion supérieures à 20 MPa, des résistances à la traction supérieure à 10 MPa et un module d'élasticité supérieur à 40 GPa. Les performances mécaniques de BEVUP sont améliorées grâce à la réactivité du verre amorphe, à l'optimisation granulométrique et la densification des mélanges. Les produits de déchets de verre dans les BEVUP ont un comportement pouzzolanique et réagissent avec la portlandite générée par l'hydratation du ciment. Cependant, ceci n’est pas le cas avec le sable de quartz ni la poudre de quartz dans le BFUP classique, qui réagissent à la température élevée de 400 °C. L'addition des déchets de verre améliore la densification de l'interface entre les particules. Les particules de déchets de verre ont une grande rigidité, ce qui augmente le module d'élasticité du béton. Le BEVUP a également une très bonne durabilité. Sa porosité capillaire est très faible, et le matériau est extrêmement résistant à la pénétration d’ions chlorure (≈ 8 coulombs). Sa résistance à l'abrasion (indice de pertes volumiques) est inférieure à 1,3. Le BEVUP ne subit pratiquement aucune détérioration aux cycles de gel-dégel, même après 1000 cycles. Après une évaluation des BEVUP en laboratoire, une mise à l'échelle a été réalisée avec un malaxeur de béton industriel et une validation en chantier avec de la construction de deux passerelles. Les propriétés mécaniques supérieures des BEVUP a permis de concevoir les passerelles avec des sections réduites d’environ de 60% par rapport aux sections faites de BC. Le BEVUP offre plusieurs avantages économiques et environnementaux. Il réduit le coût de production et l’empreinte carbone des structures construites de béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP) classique, en utilisant des matériaux disponibles localement. Il réduit les émissions de CO[indice inférieur 2] associées à la production de clinkers de ciment (50% de remplacement du ciment) et utilise efficacement les ressources naturelles. De plus, la production de BEVUP permet de réduire les quantités de déchets de verre stockés ou mis en décharge qui causent des problèmes environnementaux et pourrait permettre de sauver des millions de dollars qui pourraient être dépensés dans le traitement de ces déchets. Enfin, il offre une solution alternative aux entreprises de construction dans la production de BFUP à moindre coût.Abstract : Conventional concrete (CC) may cause numerous problems on concrete structures such as corrosion of steel reinforcement and weaknesses of concrete construction. As a result, most of structures made with CC require maintenance. Ultra-high-performance concrete (UHPC) can be designed to eliminate some of the characteristic weaknesses of CC. UHPC is defined worldwide as concrete with superior mechanical, ductility, and durability properties. Conventional UHPC includes between 800 and 1000 kg/m³ of cement particles, 25–35%wt of silica fume (SF), 0–40 wt% of quartz powder (QP), and 110–140 wt% quartz sand (QS) (the percentages are based on the total cement content of the mix by weight). UHPC contains steel fibers to improve its ductility and tension capacity. The huge amount of cement used to produce UHPC not only affects production costs and consumes natural resources, limestone, clay, coal, and electric power, but it also negatively impacts the environment through carbon dioxide (CO[subscript 2]) emissions, which can contribute to the greenhouse effect. Additionally, the particle-size distribution (PSD) of cement exhibits a gap at the micro scale that needs to be filled with more finer materials such as SF. Filling this gap solely with SF requires a high amount of SF (25% to 30% by cement weight) which is a limited resource and involves high cost. This significantly also decreases UHPC workability due to high Blaine surface area of SF. QS and QP use is also costly and consumes natural resources. As such, they are considered as impedances for wide use of UHPC in the concrete market and fail to satisfy sustainability requirements. Furthermore, based on an Environment Canada report, quartz causes immediate and long-term environmental harm because its biological effect makes it an environmental hazard. Furthermore, UHPC is generally sold on the market as a prepackaged product, which limits any design changes by the user. Moreover, it is normally transported over long distances, unlike CC components. This increases to the greenhouse-gas effect and leads to higher cost of the final product. Therefore, there is a vital need for other locally available materials with similar functions to partially or fully replace silica fume, quartz sand, or quartz powder, and thereby reduce the cement content in UHPC, while having comparable or better properties. In some countries, and Canada in particular, large quantities of glass cannot be recycled because of the high breaking potential, color mixing, or high recycling costs. Most waste glass goes into landfill sites, which is undesirable since it is not biodegradable and less environmentally friendly. In recent years, attempts have been made to use waste glass as an alternative supplementary cementitious material (ASCM) or ultra-fine aggregate in concrete, depending on its chemical composition and particle-size distribution (PSD). This thesis is based on a new type of ecological ultra-high-performance glass concrete (UHPGC) developed at the Université de Sherbrooke. The concrete’s design involved using waste glass of varying particle-size distributions obtained from cullets and optimizing the packing density of the entire material matrix. UHPGC can be designed with a reduced amount of cement (400–800 kg/m³), silica fume (SF) (50–220 kg/m³), quartz powder (QP) (0–400 kg/m³), and quartz sand (QS) (0–1200 kg/m³), while incorporating various waste-glass products: glass sand (GS) (0–1200 kg/m³) with an average mean diameter (d[subscript 50]) of 275 μm, a high amount of glass powder (GP) (200–700 kg/m³) with average diameter (d[subscript 50]) of 11 μm, a moderate content of fine glass powder (FGP) (50–200 kg/m³) with d[subscript 50] of 3.8 μm. UHPGC also contains steel fibers (to increase tensile strength and improve ductility) and superplasticizer (10–60 kg/m³) as well as having a water-to-binder ratio (w/b) as low as that of UHPC. Replacing cement and silica-fume particles with non-absorptive and smooth glass particles improves UHPGC rheology. Furthermore, using FGP as a SF replacement reduces the net total surface area of a SF and FGP blend. This decreases the net particle surface area, it reduces the water needed to lubricate particle surfaces and increases the slump flow at the same w/b. Moreover, the use of waste glass material in concrete leads to lower cumulative heat of hydration, which helps minimize potential shrinkage cracking. Depending on UHPGC composition and curing temperature, this type of concrete yields compressive strength ranging from 130 up to 230 MPa, flexural strength above 20 MPa, tensile strength above 10 MPa, and elastic modulus above 40 GPa. The mechanical performance of UHPGC is enhanced by the reactivity of the amorphous waste glass and optimization of the packing density. The waste-glass products in UHPGC have pozzolanic behavior and react with the portlandite generated by cement hydration. This, however, is not the case with quartz sand and quartz powder in conventional UHPC, which react at high temperature of 400 °C. The waste-glass addition enhances clogging of the interface between particles. Waste-glass particles have high rigidity, which increases the concrete’s elastic modulus. UHPGC also has extremely good durability. Its capillary porosity is very low, and the material is extremely resistant to chloride-ion permeability (≈ 8 coulombs). Its abrasion resistance (volume loss index) is less than 1.3. UHPGC experiences virtually no freeze–thaw deterioration, even after 1000 freeze–thaw cycles. After laboratory assessment, the developed concrete was scaled up with a pilot plane and field validation with the construction of two footbridges as a case study. The higher mechanical properties allowed for the footbridges to be designed with about sections reduced by 60% compared to normal concrete. UHPGC offers several economic and environmental advantages. It reduces the production cost of ultra-high-performance concrete (UHPC) by using locally available materials and delivers a smaller carbon footprint than conventional UHPC structures. It reduces the CO[subscript 2] emissions associated with the production of cement clinkers (50% replacement of cement) and efficiently uses natural resources. In addition, high amounts of waste glass cause environmental problems if stockpiled or sent to landfills. Moreover, the use of waste glass in UHPGC could save millions of dollars that would otherwise be spent for treatment and placing waste glass in landfills. Lastly, it provides an alternative solution to the construction companies in producing UHPC at lower cost

Modification and validation of piezoelectric ring actuator technique to monitor setting and hardening of cement-based materials

A period of cement hydration is one of critical in the life span of concrete structures. One of the reasons of collapse of concrete structural elements during and after construction is the error in determining the concrete characteristics at early age. Recently, non-destructive test emerged as a popular way to evaluate the properties of cement-based materials. This test offers continuous measurements of concrete properties as well as ability to monitor any changes in the current state of structural materials. In the existing research, some of these methods fail to capture well properties of the materials in the plastics stage. A new piezoelectric pulse testing device (Piezoelectric Ring Actuators Technique), (P-RAT ) was initially developed at the University of Sherbrook as a non-destructive test (NDT ) for soil. This technique is considered a completely new, versatile, advanced and accurate. The development of the new technique (P-RAT ) was done on two main bases: the first was the development of piezoelectric ring actuators set-up and the second is the development of the interpretation method. The setup is composed of two main units; emitter and receiver, and is capable of measuring shear and compression wave velocities in specimens. With this technique, many problems of pulse tests, which make interpretation of results difficult and ambiguous, were solved in soil. The P-RAT overcomes wave reflections at boundaries (end-caps and sides), sample disturbance, weak shear coupling between soil and device (interaction) as well as the fixation problems, low resonant frequency and limited input voltage of the existing device. The previous method is exploited forward to measure the hydration properties of cement-based material. To apply this test method, it is necessary to determine how the evolution of shear wave velocity can be related and sensitive to the hydration of cement-based materials. Validation of the P-RAT with four conventional test setups that can be used to monitor early setting and hydration of cement-based materials is carried out. These tests include penetration resistance to monitor initial and final setting respectively, calorimetric to monitor heat of hydration, electrical conductivity to monitor change in continuity of the pore structure and compressive strength at 24 hours. The phase one of this investigation included trial tests to investigate the possibility of employing the original setup used for soil (P-RAT ) to determine setting and hardening properties of cement-based material. Based on the results of the preliminary test, two modifications were conducted to the previous test device to fit with cement based material and to obtain adequate resonant frequency for cement-based materials. These modifications are the design of the container and changing the dimensions of the rings. The resultant version of P-RAT after the modification was referred to be as P-RAT2 . Calibration of the P-RAT2 with water specimen was undertaken using the compression wave velocity and resulted in 99.33% accuracy. One paste mixture was tested three times to determine the experimental error of the P-RAT2 . The repeatability carried out on the P-ART2 proved the ability of this setup to capture accurate results of the shear wave velocity. This relative error is limited to 9 %. A number of series of validation was performed on cement paste and mortar mixtures proportioned with various water cement ratios (w/cm ) as well as chemical admixtures. The w/cm ratio ranged between (0.35 and 0.50). The investigated chemical admixtures comprise of high-range water-reducing agent, viscosity-modifying agent, set-accelerating agent, and set-retarding agent. The presented validations examine the ability of a P-RAT2 to monitor the hydration of the cement-based materials. The hydration is characterized by setting time, heat of hydration, electrical conductivity, and compressive strength at 24 hours. The results obtained using the P-RAT2 was correlated to those obtained using the conventional tests and strength measurement. The results enable to validate the ability of P-RAT2 to accurately detect variations in the hydration of cement-based materials. In addition, the initial and final time of setting can be determined from the derivation of velocity vs. time curve. The results show that conductivity, resistivity, has a bilinear relationship to shear wave velocity. The compressive strength at 24 hours was correlated to both the shear wave velocity and shear modulus obtained using the P-RAT2 . Furthermore, analytical model was derived to estimate the w/cm in mortar mixture by measuring the shear wave velocity (V[subscript s] ) and the corresponding time (t )||Résumé : La période d'hydratation du ciment est l'une des périodes clé du cycle de vie des structures en béton. L'une des raisons de l'effondrement d'éléments structuraux en béton pendant et après la construction peut être attribuée à une détermination des caractéristiques au jeune âge erronée. Depuis quelques années, l’auscultation des structures est devenue une méthode très populaire pour évaluer les propriétés des matériaux cimentaires. Cette méthode permet d'obtenir les propriétés du béton en continue et possibilité un suivi de changements dans I'état des matériaux structuraux. Dans I'état actuel de la recherche dans ce domaine, certaines méthodes ne sont pas adéquates pour bien mesurer les propriétés des matériaux à I'état plastique. Un nouvel appareil d'essai à impulsions piezoélectriques (Piezoelectric Ring Actuators technique), (P-RAT) a initialement été développé à l’Université de Sherbrooke comme technique d'auscultation des sols. Cette technique est considérée complètement nouvelle, polyvalente, évoluée et précise. Le développement de cette nouvelle technique (P-RAT) a été effectué en deux volets : la première sole est le développement du dispositif de vérin de commande annulaire piezoélectrique et le deuxième est le développement d'une méthode d'interprétation. Le dispositif d'essai est composé de deux unités principales, un émetteur et un récepteur. Et permet de mesurer la vitesse de propagation des ondes de cisaillement et de compression. Grâce à cette technique, plusieurs des problèmes associés aux dispositifs d'essais par impulsion des ondes, qui rendent les résultats ambigus et difficiles à interpréter, ont été résolu pour les sols. Le dispositif P-RAT surmonte les problèmes de réflexion des ondes aux limites (embouts et côtés), la perturbation de l’échantillon, le couplage de cisaillement faible entre le sol et l'appareil (interaction) ainsi que les problèmes de fixation, la faible résonnance des fréquences et le voltage d'entrée limité du dispositif. La méthode décrite a été utilisée pour mesurer les propriétés d'hydratation des matériaux cimentaires. Pour pouvoir appliquer cette méthode, il faut déterminer comment l’évolution de la propagation des ondes de cisaillement peut être reliée à l'hydratation des matériaux cimentaires et être sensible à ces dernières. La validation de la méthode P-RAT est réalisée, à l'aide de quatre configurations conventionnelles que l’on peut utiliser pour faire le suivi de la prise et de l'hydratation des matériaux cimentaires. Ces essais consistent à la résistance à la pénétration afin de pouvoir déterminer la prise initiale et finale, la calorimétrie pour suivre l’evolution de la chaleur d'hydratation, la conductivité électrique pour effectuer le suivi de la structure des pores et la résistance à la compression à 24 heures. La phase 1 de l'étude comprend des essais pour évaluer la possibilité d'utiliser la configuration originale utilisée pour les sols (P-RAT) pour déterminer les propriétés de prise et de durcissement des matériaux cimentaires. Selon les résultats des essais préliminaires, deux modifications ont été effectuées à l'appareil original pour permettre son utilisation avec des matériaux cimentaires et pour obtenir une fréquence de résonnance raisonnable sur les matériaux cimentaires. Les modifications effectuées sont la conception du contenant et un changement de la dimension des anneaux. La version modifiée du P-RAT est designée P-RAT2. La calibration du P-RAT2 à l'aide d'échantillon liquide sous propagation d'ondes de compression a été menée, avec des résultats d'une précision de 99,33 %. Un mélange a été testé trois fois pour déterminer l'erreur expérimentale du P-RAT2. La répétitivité des essais sur le PART2 a démontré la capacité de cet appareil à produire des résultats de cisaillement de propagation des ondes de cisaillement très précis. L'erreur relative se limite à 9 %. Une série d'essais de validation a été menée sur des mélanges de pâte de ciment et de mortier de rapport eau/ciment variés (e/c) ainsi qu'avec des adjuvants. Le rapport e/c variait entre 0,35 et 0,50. Les adjuvants utilisés étaient des supers plastiflants (réducteur d'eau), des agents de viscosité, des agents accélérateurs de prise et des agents retardateurs de prise. Les validations présentées ont pour but de valider la capacité du P-RAT2 à suivre l'hydratation des matériaux cimentaires. L'hydratation est caractérisée par le temps de prise, la chaleur d'hydratation, la conductivité électrique et la résistance à la compression à 24 heures. Les résultats obtenus à l'aide du P-RAT2 ont été comparés à ceux obtenus à l'aide d'essais de mesure des caractéristiques physiques et de résistance traditionnels. Ces résultats permettent de valider la capacité du P-RAT2 à détecter avec précision les variations dans l'hydratation des matériaux cimentaires. De plus, le dispositif P-RAT2 peut avoir une correction avec mesure obteniez avec les appareils traditionnels. II est aussi possible de déterminer le temps de prise initial et final à l'aide d'une courbe de propagation vs le temps. Les résultats montrent que la conductivité et la résistivité ont une relation bilinéaire à la propagation des ondes de cisaillement. La résistance à la compression à 24 heures a été comparee à la fois à la propagation des ondes de cisaillement et au module de cisaillement obtenus avec le P-RAT2. De plus, un modèle analytique a été établi pour estimer le rapport e/c dans le mélange de mortier en mesurant la propagation des ondes de cisaillement (V) correspondant au temps (t)

THE IMPACT OF SOCIAL MEDIA INFLUENCER’S CREDIBILITY ON THE TRAVEL INTENTIONS OF THE EGYPTIAN MILLENNIALS: APPLIED TO DOMESTIC TOURISM

This study aims to fill the gap in the current influencer marketing literature by analyzing the impact of social media influencers (SMIs) credibility on the domestic travel intentions of Egyptian millennials.An online questionnaire was distributed to a convenience sample of 581 Egyptian millennials to collect primary data. The results indicate that the three dimensions of a SMI’s credibility (trustworthiness, attractiveness, and expertise) have a positive impact on the domestic travel intentions of Egyptian millennials. Moreover, the findings point out that all of SMI’s credibility elements have a significant effect on domestic travel intentions except for SMI’s expertise, which is considered the credibility dimension least affecting the domestic travel intentions of Egyptian millennials.The findings of this study enrich the influencer marketing field in the context of tourism as well as help the destination management organizations (DMOs) and travel agencies select the most persuasive SMIs that can positively influence millennials' travel intentions, specifically in light of the current emphasis on integrating SMIs as one of their marketing techniques

The crucial role of macromolecular engineering, drug encapsulation and dilution on the thermoresponsiveness of UCST diblock copolymer nanoparticles used for hyperthermia

International audiencePoly(acrylamide-co-acrylonitrile) (P(AAm-co-AN)), an upper critical solution temperature (UCST)-type copo-lymer in water, was synthesized by reversible addition fragmentation chain transfer (RAFT) copolymerization and used as a macro-RAFT agent for the polymerization of oligo(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (OEGMA) to yield amphiphilic diblock P(AAm-co-AN)-b-POEGMA copolymer. A series of copolymers with different AN content was obtained allowing to finely tune the UCST behavior (cloud point (T t-UCST) from 35 to 78°C). Addition of the POEGMA block did not modify the T t-UCST regardless its Mn but provided a lower critical solution temperature behavior at high temperature. Nanoparticles were then formulated by the nanoprecipita-tion technique revealing that copolymers with higher T t-UCST yield smaller, better-defined nanoparticles. Eventually, doxorubicin (Dox) was encapsulated into nanoparticles made from the copolymer having a T t-UCST close to mild hyperthermia (~43°C). Surprisingly, Dox encapsulation increased T t-UCST and gave smaller na-noparticles as opposed to their unloaded counterparts. The dilution of the suspension also led to a decrease of Tt-UCST. No obvious hyperthermia effect was observed on the cytotoxicity of Dox-loaded nanoparticles. Our study highlighted the influence of macromolecular engineering, drug encapsulation and nanoparticle dilution on UCST behavior, important features often overlooked despite their crucial impact in the development of thermo-sensitive nanoscale drug delivery systems

Myeloid ABCG1 Deficiency Enhances Apoptosis and Initiates Efferocytosis in Bronchoalveolar Lavage Cells of Murine Multi-Walled Carbon Nanotube-Induced Granuloma Model

The use of carbon nanotubes has increased in the past few decades. Carbon nanotubes are implicated in the pathogenesis of pulmonary sarcoidosis, a chronic granulomatous inflammatory condition. We developed a murine model of chronic granulomatous inflammation using multiwall carbon nanotubes (MWCNT) to investigate mechanisms of granuloma formation. Using this model, we demonstrated that myeloid deficiency of ATP-binding cassette (ABC) cholesterol transporter (ABCG1) promotes granuloma formation and fibrosis with MWCNT instillation; however, the mechanism remains unclear. Our previous studies showed that MWCNT induced apoptosis in bronchoalveolar lavage (BAL) cells of wild-type (C57BL/6) mice. Given that continual apoptosis causes persistent severe lung inflammation, we hypothesized that ABCG1 deficiency would increase MWCNT-induced apoptosis thereby promoting granulomatous inflammation and fibrosis. To test our hypothesis, we utilized myeloid-specific ABCG1 knockout (ABCG1 KO) mice. Our results demonstrate that MWCNT instillation enhances pulmonary fibrosis in ABCG1 KO mice compared to wild-type controls. Enhanced fibrosis is indicated by increased trichrome staining and transforming growth factor-beta (TGF-β) expression in lungs, together with an increased expression of TGF-β related signaling molecules, interleukin-13 (IL-13) and Smad-3. MWCNT induced more apoptosis in BAL cells of ABCG1 KO mice. Initiation of apoptosis is most likely mediated by the extrinsic pathway since caspase 8 activity and Fas expression are significantly higher in MWCNT instilled ABCG1 KO mice compared to the wild type. In addition, TUNEL staining shows that ABCG1 KO mice instilled with MWCNT have a higher percentage of TUNEL positive BAL cells and more efferocytosis than the WT control. Furthermore, BAL cells of ABCG1 KO mice instilled with MWCNT exhibit an increase in efferocytosis markers, milk fat globule-EGF factor 8 (MFG-E8) and integrin β3. Therefore, our observations suggest that ABCG1 deficiency promotes pulmonary fibrosis by MWCNT, and this effect may be due to an increase in apoptosis and efferocytosis in BAL cells

Genome-Wide Association Study and Gene Expression Analysis Identifies CD84 as a Predictor of Response to Etanercept Therapy in Rheumatoid Arthritis

Anti-tumor necrosis factor alpha (anti-TNF) biologic therapy is a widely used treatment for rheumatoid arthritis (RA). It is unknown why some RA patients fail to respond adequately to anti-TNF therapy, which limits the development of clinical biomarkers to predict response or new drugs to target refractory cases. To understand the biological basis of response to anti-TNF therapy, we conducted a genome-wide association study (GWAS) meta-analysis of more than 2 million common variants in 2,706 RA patients from 13 different collections. Patients were treated with one of three anti-TNF medications: etanercept (n = 733), infliximab (n = 894), or adalimumab (n = 1,071). We identified a SNP (rs6427528) at the 1q23 locus that was associated with change in disease activity score (ΔDAS) in the etanercept subset of patients (P = 8×10-8), but not in the infliximab or adalimumab subsets (P>0.05). The SNP is predicted to disrupt transcription factor binding site motifs in the 3′ UTR of an immune-related gene, CD84, and the allele associated with better response to etanercept was associated with higher CD84 gene expression in peripheral blood mononuclear cells (P = 1×10-11 in 228 non-RA patients and P = 0.004 in 132 RA patients). Consistent with the genetic findings, higher CD84 gene expression correlated with lower cross-sectional DAS (P = 0.02, n = 210) and showed a non-significant trend for better ΔDAS in a subset of RA patients with gene expression data (n = 31, etanercept-treated). A small, multi-ethnic replication showed a non-significant trend towards an association among etanercept-treated RA patients of Portuguese ancestry (n = 139, P = 0.4), but no association among patients of Japanese ancestry (n = 151, P = 0.8). Our study demonstrates that an allele associated with response to etanercept therapy is also associated with CD84 gene expression, and further that CD84 expression correlates with disease activity. These findings support a model in which CD84 genotypes and/or expression may serve as a useful biomarker for response to etanercept treatment in RA patients of European ancestry. © 2013 Cui et al

Estrogen/progesterone Receptor and HER2 Discordance Between Primary Tumor and Brain Metastases in Breast Cancer and Its Effect on Treatment and Survival

BACKGROUND: Breast cancer treatment is based on estrogen receptors (ERs), progesterone receptors (PRs), and human epidermal growth factor receptor 2 (HER2). At the time of metastasis, receptor status can be discordant from that at initial diagnosis. The purpose of this study was to determine the incidence of discordance and its effect on survival and subsequent treatment in patients with breast cancer brain metastases (BCBM). METHODS: A retrospective database of 316 patients who underwent craniotomy for BCBM between 2006 and 2017 was created. Discordance was considered present if the ER, PR, or HER2 status differed between the primary tumor and the BCBM. RESULTS: The overall receptor discordance rate was 132/316 (42%), and the subtype discordance rate was 100/316 (32%). Hormone receptors (HR, either ER or PR) were gained in 40/160 (25%) patients with HR-negative primary tumors. HER2 was gained in 22/173 (13%) patients with HER2-negative primary tumors. Subsequent treatment was not adjusted for most patients who gained receptors-nonetheless, median survival (MS) improved but did not reach statistical significance (HR, 17-28 mo, P = 0.12; HER2, 15-19 mo, P = 0.39). MS for patients who lost receptors was worse (HR, 27-18 mo, P = 0.02; HER2, 30-18 mo, P = 0.08). CONCLUSIONS: Receptor discordance between primary tumor and BCBM is common, adversely affects survival if receptors are lost, and represents a missed opportunity for use of effective treatments if receptors are gained. Receptor analysis of BCBM is indicated when clinically appropriate. Treatment should be adjusted accordingly. KEY POINTS: 1. Receptor discordance alters subtype in 32% of BCBM patients.2. The frequency of receptor gain for HR and HER2 was 25% and 13%, respectively.3. If receptors are lost, survival suffers. If receptors are gained, consider targeted treatment

Large-scale analyses of common and rare variants identify 12 new loci associated with atrial fibrillation

Atrial fibrillation affects more than 33 million people worldwide and increases the risk of stroke, heart failure, and death. Fourteen genetic loci have been associated with atrial fibrillation in European and Asian ancestry groups. To further define the genetic basis of atrial fibrillation, we performed large-scale, trans-ancestry meta-analyses of common and rare variant association studies. The genome-wide association studies (GWAS) included 17,931 individuals with atrial fibrillation and 115,142 referents; the exome-wide association studies (ExWAS) and rare variant association studies (RVAS) involved 22,346 cases and 132,086 referents. We identified 12 new genetic loci that exceeded genome-wide significance, implicating genes involved in cardiac electrical and structural remodeling. Our results nearly double the number of known genetic loci for atrial fibrillation, provide insights into the molecular basis of atrial fibrillation, and may facilitate the identification of new potential targets for drug discovery

Multi-ethnic genome-wide association study for atrial fibrillation

Atrial fibrillation (AF) affects more than 33 million individuals worldwide and has a complex heritability. We conducted the largest meta-analysis of genome-wide association studies (GWAS) for AF to date, consisting of more than half a million individuals, including 65,446 with AF. In total, we identified 97 loci significantly associated with AF, including 67 that were novel in a combined-ancestry analysis, and 3 that were novel in a European-specific analysis. We sought to identify AF-associated genes at the GWAS loci by performing RNA-sequencing and expression quantitative trait locus analyses in 101 left atrial samples, the most relevant tissue for AF. We also performed transcriptome-wide analyses that identified 57 AF-associated genes, 42 of which overlap with GWAS loci. The identified loci implicate genes enriched within cardiac developmental, electrophysiological, contractile and structural pathways. These results extend our understanding of the biological pathways underlying AF and may facilitate the development of therapeutics for AF