Heteroaggregation of nanoparticles with biocolloids and geocolloids

The application of nanoparticles has raised concern over the safety of these materials to human health and the ecosystem. After release into an aquatic environment, nanoparticles are likely to experience heteroaggregation with biocolloids, geocolloids, natural organic matter (NOM) and other types of nanoparticles. Heteroaggregation is of vital importance for determining the fate and transport of nanoparticles in aqueous phase and sediments. In this article, we review the typical cases of heteroaggregation between nanoparticles and biocolloids and/or geocolloids, mechanisms, modeling, and important indicators used to determine heteroaggregation in aqueous phase. The major mechanisms of heteroaggregation include electric force, bridging, hydrogen bonding, and chemical bonding. The modeling of heteroaggregation typically considers DLVO, X-DLVO, and fractal dimension. The major indicators for studying heteroaggregation of nanoparticles include surface charge measurements, size measurements, observation of morphology of particles and aggregates, and heteroaggregation rate determination. In the end, we summarize the research challenges and perspective for the heteroaggregation of nanoparticles, such as the determination of αhetero values and heteroaggregation rates; more accurate analytical methods instead of DLS for heteroaggregation measurements; sensitive analytical techniques to measure low concentrations of nanoparticles in heteroaggregation systems; appropriate characterization of NOM at the molecular level to understand the structures and fractionation of NOM; effects of different types, concentrations, and fractions of NOM on the heteroaggregation of nanoparticles; the quantitative adsorption and desorption of NOM onto the surface of nanoparticles and heteroaggregates; and a better understanding of the fundamental mechanisms and modeling of heteroaggregation in natural water which is a complex system containing NOM, nanoparticles, biocolloids and geocolloids

Removal Performance of Faecal Indicators by Natural and Silver-Modified Zeolites of Various Particle Sizes under Dynamic Batch Experiments: Preliminary Results

One of the oldest and most promising applications of natural zeolites (NZs) is in water and wastewater treatment processes. Modified zeolites (MZs), with improved ion exchange and adsorption capacities, have been extensively applied to the removal of pollutants from aqueous solutions. However, the application of MZs in pathogens or indicator organisms has not been extensively explored. This study examines the effect of both natural Greek zeolite (NZ), with a clinoptilolite content of up to 85% (OLYMPUS SA-INDUSTRIAL MINERALS), and modified Greek zeolite through incorporation with silver ions (Ag-MNZ), on the survival of two selected faecal indicator bacteria (Escherichia coli and Enterococcus faecalis). A series of dynamic batch experiments with a slow agitation of 12 rpm were conducted at a constant ambient temperature (22°C) in order to examine the inactivation of the above bacteria by NZ and Ag-MNZ. It was found that the Ag-MNZ resulted in a much higher reduction in the bacterial numbers when compared to the NZ and the control (absence of zeolites). Moreover, the reduction in bacterial numbers was affected by NZ particle size, with higher removal rates observed for coarse (1–3 mm) than for fine (0–1 mm) NZ. Finally, the E. faecalis was found to be more resistant than E. coli to Ag-MNZ

Διαχείριση και θεραπεία ασθενών με λοιμώξεις στο άνω άκρο – Μελέτη της εκλεκτικής ανοσιακής απάντησης με ιντερλευκίνες 1 και 17

Εισαγωγή Η διαχείριση και η θεραπεία ασθενών με λοιμώξεις άνω άκρο έχει μεγάλη σημασία. Οι συνήθεις εργαστηριακοί δείκτες έχουνμεγάλη ευαισθησία, αλλά χαμηλή ευαισθησία. Οι IL-1β, IL-17A and IL-17F είναι κυτοκίνες με σημαίνοντα ρόλο στην διαδικασία της φλεγμονής και των λοιμώξεων. Σκοπός αυτής της προοπτικής μελέτης κοορτής είναι η αξιολόγηση των επιπέδων ΙL-1β, IL-17A and IL-17F και της συσχέτισης τους με την κλινική βαρύτητα και άλλα εργαστηριακά ευρήματα ασθενών με λοιμώξεις άνω άκρου. Ασθενείς και Μέθοδος Στην μελέτη συμπεριλαμβάνονται ασθενείς με σημεία και συμπτώματα λοιμώξεων στο άνω άκρο. Ηλικία, φύλο, ύψος, βάρος και δείκτης μάζας σώματος (ΒΜΧ) καταγράφονται για κλώθε ασθενή της μελέτης. Καταγράφονται ακόμα το κάπνισμα και οι συννοσηρότητες καθώς και η ακριβής θέση και ο τύπος της λοίμωξης. Για την αξιολόγηση του πόνου χρησιμοποιήθηκε η αναλογική κλίμακα του πόνου (VAS) και το Quick DASH Score για την αξιολόγηση της λειτουργικής βαρύτητας του άνω άκρου. Κατεγράφησαν ακόμα οι ΤΚΕ, CRP και ο αριθμός των λευκών αιμοσφαιρίων. Αποτελέσματα Πενήντα ένας ασθενείς(38 άνδρες-13 γυναίκες) με μέσο όρο ηλικίας 51.7 έτη συμπεριλήφθησαν στην μελέτη. Τα επίπεδα της IL-1β στον ορό ήταν < 0.000 σε 49 ασθενείς. Αντίστοιχα, της IL-17F < 0.000 σε 50 ασθενέις. Αντιθέτως, το 27.4% ασθενών έιχαν αυξημένα επίπεδα IL-17A. Η IL-17A δεν είχε συσχέτιση με το φύλο, την ηλικία, το ΒΜΙ, τις συννοσηρότητες, τον πυρετό, το VAS score, τα WBC, CRP, ΤΚΕ και την IL-17F. Παρατηρήθηκε μια τάση συσχέτισης μεταξύ της IL-17A και του DASH score (rho = 0.264, p = 0.061) και ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της IL-17A και της IL-1β (rho = 0.380, p = 0.006). Δεν παρατηρήθηκε συσχέτιση μεταξύ των επιπέδων της IL-17A και των τύπων των απομομωμένων βακτηρίων, την Gram ευαισησία, το μέρος και τον τύπο της λοίμωξης (p > 0.05). Μετά τον έλεγχοτου φύλου, της ηλικίας και του ΒΜΙ, μια τάση συσχέτισης παρατηρήθηκε μεταξύ της IL-17A και του VAS score (p = 0.077) και μια οριακά σημαντική συσχέτιση μεταξύ IL-17A και DASH score (p = 0.050).We prospectively studied 51 patients (38 men and 13 women; mean age, 52 years) with upper extremity infections. Body mass index (BMI), smoking habits, and comorbidities such as diabetes mellitus, hypertension, hyperlipidemia, thyroid disease, and the site and type of infection were recorded. The 0–10 point Visual Analogue Scale (VAS) was used to evaluate the pain of the affected limb, and the Quick DASH Score was used to assess the severity of upper limb injury. ESR, CRP, and WBC, as well as serum levels of IL-1β, IL-17A, and IL-17F were measured. The serum levels of IL-1β and IL-17F were not elevated in the majority of the patients. In contrast, 14 patients (27.4%) had elevated levels of IL-17A. However, serum levels of IL-17A were not correlated with sex, age, BMI, comorbidities, fever, VAS score, WBC, CRP, ESR, and IL-17F. A trend to significance was observed between IL-17A and DASH score, and a strong association was observed between IL-17A and IL-1β. No correlation was detected between serum levels of IL-17A and type of isolated bacteria, Gram stain, site and type of infection. After controlling the impact of sex, age, and BMI, a trend to significance was observed between IL-17A and VAS score, and a marginal significance was observed between IL-17A and DASH score

Inactivation and transport of biocolloids in porous media

Accidental or intentional groundwater contamination with infective human fecal viruses, is close related with a range of waterborne gastrointestinal and other serious diseases. Towards the development of effective purification techniques and sustainable water management strategies, knowledge of physicochemical factors, conditions and processes controlling the fate and transport of pathogens in soil is required. The aim of present doctoral thesis is to provide an overview of the transport and co-transport behavior of two biocolloids, virus substitutes, the bacteriophages MS2 and ΦΧ174, in water saturated porous media of variant granulometry, under different solution chemistry and flow conditions, and to assess/predict their interactions with suspended clay colloids (kaolinite and montmorillonite), naturally occurring in subsurface systems, at environmentally compatible conditions. Firstly, batch experiments were conducted at two different temperatures (4 and 25 °C), under static and dynamic conditions, to investigate the effect of temperature, agitation, virus concentration and clay type, on the adsorption of MS2 and ΦΧ174 onto kaolinite and montmorillonite. Then, appropriate adsorption kinetic curves and isotherms were created. Subsequently, bench scale flow-through experiments of three biocolloids (E. coli, MS2 and ΦΧ174) in water saturated columns packed with quartz sand of three different grain sizes, as well as transport and co-transport experiments of biocolloids (MS2 and ΦΧ174) and clay colloids in water saturated columns packed with glass beads, were conducted at three interstitial velocities, in order to investigate the combined effects of grain size and pore water velocity on individual transport behavior of biocolloids and to assess the synergistic effects of clay colloids and pore water velocity on biocolloid transport and retention in porous media, respectively. Mathematical modeling of the experimental transport data was performed using analytical, one-dimensional, colloid and biocolloid transport models and appropriate breakthrough curves (BTC) were constructed based on total biocolloid/colloid concentration in the effluent. Mass recovery and temporal moment’s calculations were also performed. Attachment of biocolloids onto collectors was further examined and single collector removal and collision efficiencies were quantified using the classical colloid filtration theory (CFT). Surface properties (i.e., hydrodynamic diameter and z-potential) of all biocolloids, clays and packing materials examined, were quantified and potential interaction energy profiles between interactive materials were constructed by applying both DLVO and extended DLVO (XDLVO) theories. Also, DLVO theory and hydrodynamics were applied to theoretically investigate the favorable physicochemical conditions leading to detachment of both biocolloids and clays from all the examined collectors. Finally, the role of gravitational force on biocolloid/colloid transport, cotransport and deposition in water-saturated columns placed at various orientations (horizontal, vertical, and diagonal) was investigated at steady upward and downward flows.Η τυχαία ή σκόπιμη μόλυνση των υπόγειων υδάτων με ανθρώπινους ιούς κοπρανώδους προέλευσης είναι στενά συνδεδεμένη με μια σειρά υδατογενών γαστρεντερικών και άλλων σοβαρών ασθενειών. Προκειμένου να αναπτυχθούν αποτελεσματικές τεχνικές καθαρισμού και στρατηγικές βιώσιμης διαχείρισης των υδάτων, απαιτείται η γνώση των φυσικοχημικών παραγόντων, των συνθηκών και των διαδικασιών που ελέγχουν την τύχη και τη μεταφορά των παθογόνων στο έδαφος. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι να παρουσιάσει μια γενική εικόνα της συμπεριφοράς μεταφοράς και συν-μεταφοράς δύο βιοκολλοειδών, υποκατάστατων ανθρώπινων ιών, των βακτηριοφάγων MS2 και ΦΧ174, σε πορώδη υδατικά κορεσμένα μέσα διαφορετικής κοκκομετρίας, υπό διαφορετικές χημικές συνθήκες και συνθήκες ροής και της εκτίμησης/πρόβλεψης των αλληλεπιδράσεών τους με αιωρούμενα κολλοειδή αργίλων (καολινίτη και μοντμοριλλονίτη), που απαντώνται φυσικά στα υπόγεια συστήματα, σε περιβαλλοντικά συμβατές συνθήκες.Πρώτον, διεξήχθησαν πειράματα διαλείποντος έργου σε δύο διαφορετικές θερμοκρασίες (4 και 25 ° C), υπό στατικές και δυναμικές συνθήκες, για τη διερεύνηση της επίδρασης της θερμοκρασίας, της ανάδευσης, της συγκέντρωσης του ιού και της αργίλου, στην προσρόφηση των MS2 και ΦΧ174 σε καολινίτη και μοντμοριλλονίτη και δημιουργήθηκαν κατάλληλες κινητικές καμπύλες προσρόφησης και ισόθερμες. Στη συνέχεια, διεξήχθησαν πειράματα μεταφοράς τριών βιοκολλοειδών (E.coli, MS2 και ΦΧ174) σε κορεσμένες με νερό εργαστηριακές στήλες με πληρωτικό υλικό χαλαζιακή άμμο τριών διαφορετικών μεγεθών κόκκων, καθώς και πειράματα μεταφοράς των βιοκολλοειδών (MS2 και ΦΧ174) και κολλοειδών αργίλων σε κορεσμένες με νερό στήλες με πληρωτικό υλικό γυάλινα σφαιρίδια. Τα παραπάνω πειράματα μεταφοράς διεξήχθησαν σε τρεις ενδοπορώδεις ταχύτητες προκειμένου να διερευνηθούν τα συνδυαστικά αποτελέσματα του μεγέθους των κόκκων και της ενδοπορώδους ταχύτητας του νερού στη μεμονωμένη μεταφορά των βιοκολλοειδών και να εκτιμηθούν τα συνεργιστικά αποτελέσματα της παρουσίας των κολλοειδών αργίλων και της ενδοπορώδους ταχύτητας στη μεταφορά και συγκράτηση των βιοκολλοειδών σε πορώδη μέσα, αντίστοιχα. Η μαθηματική μοντελοποίηση των πειραματικών δεδομένων μεταφοράς πραγματοποιήθηκε με τη χρήση αναλυτικών, μονοδιάστατων, μοντέλων μεταφοράς των κολλοειδών και βιοκολλοειδών. Με βάση τη συνολική συγκέντρωση των βιοκολλοειδών/κολλοειδών στην εκροή της στήλης, πραγματοποιήθηκαν υπολογισμοί ανάκτησης μάζας και χρονικών ροπών. Η προσκόλληση των βιοκολλοειδών στους συλλέκτες εξετάστηκε περαιτέρω και εκτιμήθηκαν ο συντελεστής σύλληψης μοναδιαίου συλλέκτη και ο συντελεστής απόδοσης συγκρούσεων χρησιμοποιώντας την κλασσική θεωρία διήθησης κολλοειδών (CFT).Οι επιφανειακές ιδιότητες (δηλαδή η υδροδυναμική διάμετρος και το δυναμικό ζήτα) όλων των βιοκολλοειδών, των κολλοειδών αργίλων και των πληρωτικών υλικών που εξετάστηκαν ποσοτικοποιήθηκαν και κατασκευάστηκαν τα προφίλ δυναμικής ενέργειας αλληλεπίδρασης τους εφαρμόζοντας τόσο τη θεωρία DLVO όσο και την εκτεταμένη DLVO (XDLVO). Επίσης, η θεωρία DLVO και η υδροδυναμική εφαρμόστηκαν για τη θεωρητική διερεύνηση των ευνοϊκών φυσικοχημικών συνθηκών που οδηγούν στην αποκόλληση τόσο των βιοκολλοειδών όσο και των αργίλων από όλους τους εξεταζόμενους συλλέκτες.Τέλος, διερευνήθηκε ο ρόλος της βαρύτητας στη μεταφορά και συν-μεταφορά κολλοειδών-βιοκολλοειδών και στην απόθεση τους σε κορεσμένες με νερό στήλες διαφόρων προσανατολισμών (οριζόντιου, κάθετου και διαγώνιου) σε σταθερές ανοδικές και καθοδικές ροές

Gestion et traitement de patients avec infection du membre supérieur: etude de la réponse selective immunitaire avec IL-1 & IL-17

Laboratory diagnosis of upper limb infections is of major importance. The present laboratory findings have a great sensitivity but a low specificity. IL-1β, IL-17A and IL-17F are cytokines that play a significant role in inflammation and infectious diseases. The purpose of this prospective cohort study is to evaluate the levels of IL-1β, IL-17A and IL-17F and their relationship with clinical severity and the other laboratory findings in patients with upper extremity infections. Patients with signs or symptoms of upper extremity infection were eligible for the study. Age, sex, height, weight, and body mass index (BMI) were recorded from each patient in the study. Smoking habit and comorbidities, along with site and type of infection were also recorded. The Visual Analogue Scale (VAS) was used to evaluate the pain of the affected limb and the Quick DASH Score was used to assess the severity of upper limb injury. ESR and CRP were measured along with the number and type of WBC. Serum levels of IL-1β, IL-17A and IL-17F, were measured by immunoenzymatic ELISA method. Swab cultures and Gram stain were performed in all patients. Fifty one patients (38 men – 13 women) with a mean age 51.7 years old were enrolled in the study. Serum level of IL-1β was 0.05). After controlling the impact of sex, age and BMI, a trend for association was observed between IL-17A and VAS score (p = 0.077) and a marginal significant association was observed between IL-17A and DASH score (p = 0.050). In conclusion, serum levels of IL-1β and IL-17F are not influenced by upper limb infections. IL-17A may be increased in some infections of upper extremities, accordingly to the severity of infection, indicating that IL-17A may be a dynamic indicator for these patients. Further studies, of high quality, are required in order to fully elucidate the role of IL-17A in upper limb infections.Η διαχείριση και η θεραπεία ασθενών με λοιμώξεις άνω άκρο έχει μεγάλη σημασία. Οι συνήθεις εργαστηριακοί δείκτες έχουνμεγάλη ευαισθησία, αλλά χαμηλή ευαισθησία. Οι IL-1β, IL-17A and IL-17F είναι κυτοκίνες με σημαίνοντα ρόλο στην διαδικασία της φλεγμονής και των λοιμώξεων. Σκοπός αυτής της προοπτικής μελέτης κοορτής είναι η αξιολόγηση των επιπέδων ΙL-1β, IL-17A and IL-17F και της συσχέτισης τους με την κλινική βαρύτητα και άλλα εργαστηριακά ευρήματα ασθενών με λοιμώξεις άνω άκρου. Στην μελέτη συμπεριλαμβάνονται ασθενείς με σημεία και συμπτώματα λοιμώξεων στο άνω άκρο. Ηλικία, φύλο, ύψος, βάρος και δείκτης μάζας σώματος (ΒΜΧ) καταγράφονται για κλώθε ασθενή της μελέτης. Καταγράφονται ακόμα το κάπνισμα και οι συννοσηρότητες καθώς και η ακριβής θέση και ο τύπος της λοίμωξης. Για την αξιολόγηση του πόνου χρησιμοποιήθηκε η αναλογική κλίμακα του πόνου (VAS) και το Quick DASH Score για την αξιολόγηση της λειτουργικής βαρύτητας του άνω άκρου. Κατεγράφησαν ακόμα οι ΤΚΕ, CRP και ο αριθμός των λευκών αιμοσφαιρίων. Πενήντα ένας ασθενείς(38 άνδρες-13 γυναίκες) με μέσο όρο ηλικίας 51.7 έτη συμπεριλήφθησαν στην μελέτη. Τα επίπεδα της IL-1β στον ορό ήταν 0.05). Μετά τον έλεγχοτου φύλου, της ηλικίας και του ΒΜΙ, μια τάση συσχέτισης παρατηρήθηκε μεταξύ της IL-17A και του VAS score (p = 0.077) και μια οριακά σημαντική συσχέτιση μεταξύ IL-17A και DASH score (p = 0.050)

Κλινική έκφραση και απεικονιστικά ευρήματα λοιμώξεων άνω άκρου στην παιδική ηλικία

Οι λοιμώξεις άνω άκρου στην παιδική ηλικία αποτελούν ένα σύνθετο πρόβλημα για τους θεράποντες ιατρούς παιδιάτρους, παιδοορθοπαιδικούς και παιδοχειρουργούς. Ανά τις δεκαετίες η αιτιολογία, η εμφάνιση και η αντιμετώπιση των λοιμώξεων αυτών μεταβάλλεται ανάλογα με τα εμβολιαστικά πρωτόκολλα και το πως αυτά τροποποιούνται. Η αιτιολογία των λοιμώξεων του άνω άκρου περιλαμβάνει μια πληθώρα παθογόνων μικροοοργανισμών και σχετίζονται με το ηλικιακό προφίλ του παιδιού, το περιβάλλον και τις συνθήκες εμφάνισης της λοίμωξης. Τα συχνότερα απαντώμενα μικρόβια είναι τα είδη Staphylococcus και Streptococcus. Περισσότερα του ενός μικροβίου, απαντώνται σε ένα σημαντικό ποσοστό των λοιμώξεων του παιδικού άνω άκρου. Η εντόπιση της λοίμωξης στο παιδικό σχετίζεται με τον δραγμό και με την παιδική συνήθεια της εισαγωγής των δακτύλων στην στοματική κοιλότητα. Τουτέστιν, συνηθέσταρα, εντοπίζεται στα δάκτυλα, θέναρ και οπισθέναρ. Επιπλοκές των λοιμώξεων άνω άκρου στην παιδική ηλικία αποτελούν η οστεομυελίτιδα, η σηπτική αρθρίτιδα και η εν τω βάθει φλεβοθρόμβωση του άνω άκρου. Η διάγνωση των λοιμώξεων του άνω ακρου γίνεται με τοπικά και συστηματικά σημεία και συμπτώματα, καθώς και ειδικές κλινικές δοκιμασίες αξιολόγησης της λειτουργικότητας του άνω άκρου. Ακολουθεί εργαστηριακός έλεγχος με αιματολογικές εξετάσεις και απεικονιστικός έλεγχος με ακτινογραφίες, υπερηχογράφημα, μαγνητική και αξονική τομογραφία, σπινθηρογράφημα και ηλεκτρομυογράφημα. Τέλος, η διαφοροδιάγνωση της λοίμωξης θα πρέπει να γίνει και ως προς την αιτιολογία αλλά και σε σχέση με άλλες παθολογίες.Hand and upper extremity infections are a complex matter that all physians, pediatricians, pediatric orthopeadic surgeons and pediatric surgeons are facing. During the past decades, the etiology, the appearence and the treatment of the upper extremity infections in pediatric population, are changing due to the evolution and alteration of the vaccination protocols. The etiology includes a wide variety of pathogenic bacteria which are related to the age of the child, the environment and the general conditions. The most common bacteria are Staphylococcus and Streptococcus species. Multibacterial infections hold a high pourcentage in the pediatric population. The commmonest spot infected in the pediatric hand is related with the function of grasping as well as the childish habit of finger sucking. Thus, an infenction is more likely to be found on the fingers, thenar eminence or the palm. Osteomyelitis, septic arthritis and deep venus thrombosis are the complications of an infection in the pediatric upper extremity. In situ and general signs and symptoms are used in the diagnostic algorithm as well as clinical functional tests of the upper extremity. Laboratory blood tests and imaging control with use of radiography, ultrasound, MRI, CT-scan, PET-scan and electromyography follow. Last but not least, the differential diagnosis of the etiology of the infection is crucial