bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Neue Arzneimittel für Kleintiere 2011
Authors: Emmerich I. U.
Published: July 2018

Im Jahr 2011 kamen für Kleintiere neun neue Wirkstoffe auf den deutschen Tierarzneimittelmarkt: der Cyclooxygenase-2-Hemmer Cimicoxib (Cimalgex
®
), das Analgetikum vom Morphintyp Methadon (Comfortan®), das Antiemetikum Metoclopramid (Emeprid®), das Kortikosteroid Mometasonfuroat in Kombination mit dem Antimykotikum Posaconazol (Posatex®), das Fluorchinolon-Antibiotikum Pradofloxacin (Veraflox®), das Insektizid Spinosad (Comfortis®), das Zytostatikum Toceranib (Palladia®) und das Vitamin Phytomenadion (Vitamin K1 Laboratoire TVM). Zwei Wirkstoffe erhielten eine Tierartenerweiterung. So wurde das Tetrazyklin-Antibiotikum Doxycyclin auch für Brieftauben und das Antikokzidium Toltrazuril in Kombination mit Emodepsid ebenfalls für Hunde zugelassen. Des Weiteren kamen für Kleintiere ein Präparat mit einer interessanten neuen Darreichungsform und zwei Präparate mit einer neuen Wirkstärke auf den Markt. Vorgestellt werden ferner vier im Jahr 2011 neu zugelassene Wirkstoffe für die Humanmedizin, die für die Tiermedizin interessant sein könnten: das Antiepileptikum Retigabin, das Ophthalmikum Bromfenac, das Psychopharmakon Dexamfetamin und das Zytostatikum Eribulin.
Atresia ani und rektokutane Fistel bei einem adulten Meerschweinchen (Cavia porcellus)
Authors: Reczko A. , Schuhmann B.
Published: July 2018

Ein 4 Jahre alter, seit seiner Geburt mit einem männlichen Geschwistertier in einem Außenstall gehaltener Meerschweinchenbock wurde mit gutem Allgemeinbefinden zur Kastration vorgestellt. Bei der allgemeinen Untersuchung fiel eine kleiner als üblich ausgebildete Perinealtasche auf. An deren kaudalem Ende befand sich eine kleine Einziehung, die nach 3mm blind endete. Bei der weiteren Untersuchung in Narkose zeigte sich kaudodorsal der Perinealtasche eine Fistelöffnung, in der leicht vorgefallene Schleimhaut sichtbar war. Die Öffnung mündete in einen Richtung Wirbelsäule ziehenden Kanal. Nach Instillation eines Kontrastmittels in die Fistelöffnung stellte sich der normal erscheinende Enddarm röntgenologisch kontrastgefüllt dar. Aus der Fistelöffnung konnte der Absatz normaler Kotpellets beobachtet werden. Das Tier wies keine weiteren Fehlbildungen oder Symptome auf. Das Geschwistertier präsentierte sich unauffällig. Es wurde die Diagnose einer Atresia ani mit Bildung einer rektokutanen Fistel gestellt. Da das Tier keine klinischen Symptome zeigte und der Kotabsatz durch die Fistel möglich war, wurde auf eine Therapie verzichtet. Nach Wissen der Autoren nach handelt es sich bei diesem Fallbericht um die zweite Beschreibung einer Atresia ani bei einem Meerschweinchen. Die Besonderheiten des vorliegenden Falls sind das hohe Alter des Tieres, in dem die Missbildung festgestellt wurde, in Kombination mit dem Geschlecht sowie die Ausbildung einer einzelnen rektokutanen Fistel.
Ätiologie, Pathogenese, Diagnostik und Therapie der Ruptur des kranialen Kreuzbandes beim Hund
Authors: Meyer-Lindenberg A. , Knebel J.
Published: July 2018

Die Ruptur des vorderen Kreuzbandes stellt die häufigste Lahmheitsursache der Beckengliedmaße beim Hund dar und ist häufig mit einer Verletzung des medialen Meniskus vergesellschaftet. Die Ätiologie wird kontrovers diskutiert. Im Vordergrund scheint eine Degeneration des Lig. cruciatum craniale zu stehen, die zur Teilruptur des Bandes führt, auf die nach einem unbedeutenden Trauma die komplette Bandruptur folgt. Diagnostisch ist die Auslösung des Schubladenphänomens beweisend, doch lassen sich vor allem partielle Kreuzbandrisse klinisch nur schwer diagnostizieren. Generell kann die Untersuchung des Patienten mit einem Riss des kranialen Kreuzbandes in Narkose die Diagnosesicherheit erhöhen. Sowohl die Kernspintomographie als auch die Arthroskopie können die Ruptur im Zweifelsfall bestätigen und ermöglichen, sekundäre Kniegelenkerkrankungen zu erkennen. Zur Behebung der Instabilität im kranialen Kniegelenkbereich dienen extraund intraartikuläre Stabilisierungsmethoden sowie Umstellungsosteotomien. Das Prinzip der tibialen Umstellungsosteotomien besteht in der muskulären Kompensation der vorderen Schubladenbewegung, wobei die Ergebnisse zufriedenstellend, aber nicht einwandfrei sind. Der Übersichtsartikel stellt die umfangreiche Problematik der Ruptur des vorderen Kreuzbandes beim Hund in Kurzform dar. Die detailliertere Betrachtung der sekundären Erkrankungen und Komplikationen würde den Umfang dieser Arbeit übersteigen und bedarf einer weiteren Aufarbeitung.
Spezifisches Verteilungsmuster der Knorpelelastizität und -dicke am Talus des Pferdes
Authors: Engl J. , Failing K. , Litzke L.-F.
Published: July 2018

Gegenstand und Ziel: In der vorliegenden Arbeit wurden erstmals Referenzwerte für die Knorpelelastizität und Knorpeldicke am Talus des Pferdes ermittelt. Die postmortal durchgeführte Untersuchung umfasste 24 Pferde verschiedenen Alters (zwei Fohlen, ein Jährling, 21 adulte Tiere). Material und Methoden: Die Knorpelelastizität wurde an 23 Messpunkten mit einer auch intra vitam einsetzbaren Indentermesssonde (Art - scan® 200) getestet. Die Bestimmung der Knorpeldicke erfolgte mit einer Messlupe an 18 Messpunkten des geschnittenen Knorpelpräparats. Ergebnisse: Die Sprunggelenke der neugeborenen Fohlen zeigten eine homogene Verteilung der Knorpelelastizität über den gesamten Rollkamm. Eine Knorpeldickemessung war aufgrund der noch nicht abgeschlossenen enchondralen Ossifikation nicht möglich. Die Tali des Jährlings wiesen bereits eine deutliche Heterogenität der Knorpelelastizität und -dickeF auf. Die adulten Tiere zeigten mit einer hohen Signifikanz (p < 0,001) einen deutlichen Trend einer nach distal abnehmenden Knorpelelastizität und einer gegenläufigen Verteilung der Knorpeldicke. An den proximalen Messpunkten wurden Werte von 0,873–1,321 Newton (N) erreicht, an den distalsten Messpunkten nur noch 0,375–0,550 N. Für die Knorpeldicke ergaben sich proximal Werte von 0,49–0,78 mm und distal von 0,68–1,08 mm. Schlussfolgerung: Die verwendete Messsonde eignet sich zur Bestimmung der Knorpelelastizität beim Pferd. Die Knorpelelastizität und -dicke am equinen Talus weisen ein lokales und altersabhängiges Verteilungs muster auf. Klinische Relevanz: Bei der Detektion von frühen pathologischen Veränderungen der Knorpelmatrix muss die lokalisations- und altersspezifische Ausprägung der Knorpelelastizität berücksichtigt werden.
Einfluss der Milchleistung auf die Inzidenz ausgewählter Erkrankungen bei Hochleistungskühen
Authors: Luczak S. , Amselgruber W. M. , Steffl M.
Published: July 2018

Gegenstand und Ziel: Schwerpunkt dieser Arbeit war die Quantifizierung des Einflusses der Milchleistung auf die Inzidenz ausgewählter Erkrankungen bei Hochleistungskühen. Material und Methoden: Die Datenerfassung erfolgte von Januar 2000 bis Dezember 2006 in einer Milchviehherde der Universität Hohenheim. Grundlage der Analyse bildeten 1680 tierärztliche Untersuchungsbefunde von 335 pluriparen und 148 primiparen Kühen. Die Erkrankungsprävalenz je Kuh und Laktation wurde mit einem logistischen Regressionsmodell für die 305-Tage-Milchleistung berechnet. Die Milchleistung der letzten und aktuellen Laktation wurde dabei jeweils mit fünf Erkrankungen korreliert: klinische Mastitis (MA), zystische Ovarfollikel (ZOF), Anöstrie (AN), Retentio secundinarum (RS) und Gebärparese (GP). Ergebnisse: Bei den pluriparen Kühen ergab sich innerhalb einer Laktation ein statistisch signifikanter Zusammenhang für das Auftreten folgender Erkrankungen: MA und GP, GP und RS sowie AN und ZOF. Die Höhe der individuellen 305-Tage-Milchleistung hatte sowohl bei den primiparen als auch bei den pluriparen Kühen einen signifikanten Einfluss auf die Inzidenz einer AN innerhalb derselben Laktation. Unter den pluriparen Tieren erkrankten Kühe mit einer Milchleistung > 10000 kg Milch signifikant häufiger an einer MA in der aktuellen und der Folgelaktation als Kühe mit einer Milchleistung < 7000 kg Milch. Schlussfolgerung: Hochleistende Milchkühe haben ein erhöhtes Risiko für Gesundheitsund Fruchtbarkeitsstörungen. Klinische Relevanz: Gesundheit und Fruchtbarkeit der Milchkühe sollten durch ein intensiviertes Gesundheitsmanagement sowie züchterisch gezielt verbessert werden.
Narbenstenose des Pylorus: ein Bulle mit Hoflund-Syndrom
Authors: Garz B.
Published: July 2018

Gegenstand und Ziel: Der Fallbericht beschreibt eine erfolgreich durchgeführte Resektion der Pars pylorica des Labmagens bei einem Bullen mit Symptomen einer hinteren funktionellen Stenose. Material und Methoden: Ein 8 Monate alter Bulle wurde aufgrund von Inappetenz, fehlendem Kotabsatz und Zunahme des Leibesumfangs vorgestellt. Der Patient wurde klinisch untersucht und nach erfolgloser konservativer Therapie in der rechten Flankengegend diagnostisch laparotomiert. Ergebnisse: Die Diagnose intra operationem lautete: Hoflund-Syndrom aufgrund einer fast vollständigen Narbenstenose der Pars pylorica des Labmagens. Die Pylorusregion wurde reseziert und das Duodenum mittels einer End-zu-End-Anastomose mit dem Labmagen verbunden. Der Bulle erholte sich vollständig. Er zeigte im Folgenden stets eine gute Futteraufnahme, der Kotabsatz normalisierte sich und die Körpermasseentwicklung entsprach der seiner Altersgenossen. Schlussfolgerung: Ist eine Pylorusstenose Ursache des Hoflund-Syndroms, lässt sich dieses erfolgreich durch Resektion der Pars pylorica therapieren. Die Resektion der Pars pylorica hat offenbar keine negativen Auswirkungen auf die weitere Entwicklung des Tieres. Klinische Relevanz: Zeigt ein Rind die Symptome des Hoflund-Syndroms und bleibt die durchgeführte konservative Therapie erfolglos, kann es sinnvoll sein, eine diagnostische Laparotomie durchzuführen.
Fossa-cranii-media-Abszess-Syndrom bei einer Zuchtsau
Authors: Matiasek K. , Zöls S. , Schmahl W. , Ritzmann M. , Heinritzi K. , Elicker S.
Published: July 2018

Gegenstand und Ziel: Diagnostische Abklärung von Somnolenz und permanent geöffneter Maulspalte bei einer Sau. Material und Methode: Eine Altsau aus einem Ferkelerzeugerbetrieb wurde in die Klinik für Schweine der Ludwig-Maximilians-Universität München eingeliefert und klinisch, labordiagnostisch und pathologisch-anatomisch untersucht. Ergebnisse: Die mäßig genährte Sau zeigte eine ausgeprägte Somnolenz und Benommenheit, schlaff herabhängende Ohren und einen schlaff herabhängenden Unterkiefer. Die neurologische Untersuchung ergab normale After- und Zwischenklauenreflexe an allen vier Gliedmaßen sowie einen normalen Analreflex. Die Hautsensibilität war an Rumpf und Gliedmaßen erhalten, am Kopf mit Ausnahme der Ohrmuschelinnenseite dagegen erloschen. Lid-, Korneal- und Pupillarreflex ließen sich nicht auslösen. Bei der serologischen Untersuchung ergaben sich keine Hinweise auf Aujeszky’sche Krankheit (AK), Klassische Schweinepest (KSP), PRRSV und Leptospira spp. Die Werte der hämatologischen und klinisch-chemischen Parameter lagen im Referenzbereich. Pathologisch-anatomisch wurde eine kreidig gelbliche, im Randbereich auch grünliche kompakte Masse innerhalb der gesamten mittleren Fossa mit kompletter Verdrängung der Hypophyse und der dortigen Gehirnnerven festgestellt. Histologisch zeigte sich eine hochgradige eitrig-nekrotisierende, zum Teil verkäsende extradurale Entzündung mit geringgradiger Fortleitung in den Hypophysenstiel. Schlussfolgerung und klinische Relevanz: Das Fossacranii- media-Abszess-Syndrom stellt beim Schwein ein selten auftretendes Krankheitsbild dar. Meist sind nur Einzeltiere betroffen, bei denen eine Therapie angesichts der massiven Zerstörung im Hypophysenbereich schon bei Manifestation der ersten Symptome zu spät kommt.
Therapeutischer Effekt einer Inhalation mit hypertoner Kochsalzlösung bei Kälbern mit Bronchopneumonie
Authors: Lawnick Ute , Reinhold Petra , Doll K.
Published: July 2018

Gegenstand und Ziel: Anhand einer kontrollierten klinischen Studie sollte bei akut an Bronchopneumonie erkrankten Kälbern die therapeutische Wirkung einer Inhalation mit hypertoner (9%iger) NaCl-Lösung geprüft werden. Material und Methoden: 100 Kälber (Alter 7–64 Tage) aus einem Milchviehbetrieb wurden nach Auftreten einer Bronchopneumonie auf die Test- und Kontrollgruppe randomisiert. Die Testgruppe erhielt zusätzlich zur standardisierten antibiotischen Therapie während der ersten fünf Tage täglich einmal eine Inhalation mit 9%iger NaCl-Lösung (Einzeldosis 35 mg; Aerosol- Provokationssystem, APS; Fa. Jaeger GmbH, Würzburg). Der Krankheitsverlauf wurde anhand der klinischen Befunde und der Ergebnisse von Lungenfunktionsmessungen (Impuls- Oszilloresistometrie-System, Fa. Jaeger GmbH, Würzburg) über sieben Tage dokumentiert. Ergebnisse: Nach der Inhalation zeigten sich die Lungenfunktionsparameter wie folgt signifikant verändert: Die respiratorische Reactance war im gesamten Frequenzbereich (5–15 Hz) erhöht, die respiratorische Resistance bei 5 Hz deutlich erniedrigt. Diese Befunde, wie auch die zunehmende Frequenzunabhängigkeit der Resistance im Bereich von 5 bis 15 Hz, deuten auf eine Verminderung obstruktiver und/oder restriktiver Ventilationsstörungen hin. Allerdings spricht die Zunahme der respiratorischen Resistance im Frequenzbereich von 10 bis 15 Hz für eine Erhöhung der Strömungswiderstände in den zentralen und/oder oberen Atemwegen. Nach Inhalation verringerten sich Atemzugvolumen, Atmungsfrequenz sowie Atemminutenvolumen signifikant. Hinsichtlich der Entwicklung der klinischen Befunde wie auch der Lungenfunktionsparameter ergaben sich für die Inhalationsgruppe zwar etwas günstigere Werte, doch waren die Unterschiede zwischen beiden Behandlungsgruppen nicht signifikant. Schlussfolgerung und klinische Relevanz: Eine Inhalation von aerosolierter 9%iger NaCl-Lösung führt bei Kälbern mit akuter Bronchopneumonie zwar kurzzeitig zu einer Verbesserung der Lungenfunktion, in Anbetracht des damit verbundenen erheblichen Aufwandes erscheint dieses Therapieverfahren derzeit aber noch nicht für die Praxis geeignet.
Biochemische, metabolische und hormonelle Variablen und die Wachstumsleistung von Saugkälbern mit unterschiedlichem Hämoglobingehalt des Blutes in einer Mutterkuhhaltung
Authors: Thielscher H.-H. , Steinhardt M.
Published: July 2018

Gegenstand und Ziel: Charakterisierung der Anpassung und Wachstumsleistung von Saugkälbern mit einer unterschiedlichen Entwicklungsqualität in den ersten 10 Lebenswochen unter den Bedingungen der unbegrenzten Nahrungsverfügbarkeit in der Mutterkuhhaltung mithilfe biochemischer, metabolischer und hormoneller Variablen. Material und Methoden: An Saugkälbern der Mutterkuhhaltung (Deutsche Rotbunte, Deutsche Schwarzbunte) mit unterschiedlichen Hämoglobinkonzentrationen im Blut im Alter von neun bis 14 Tagen (HbG1: Hb ≤ 8,4 g/dl; HbG2: Hb 8,5-10,2 g/dl; HbG3: > 10,2 g/dl) wurden wiederholt Messungen der Körpermasse, der Körpertemperatur und Blutuntersuchungen vorgenommen und unter Berücksichtigung von Geschlecht, Alter und Körpermasse analysiert. Ergebnisse: Hämoglobingehalte und Alter hatten einen signifikanten Effekt auf Körpermasse, Wachstumsrate und die Konzentrationen von Kreatinin, Magnesium, anorganischem Phosphat sowie Speichelkortisol. Das Geschlecht besaß einen signifikanten Effekt auf die Harnstoff- und Pa-Konzentration. Die Konzentrationen von Totalprotein und Albumin wurden durch das Alter signifikant beeinflusst. Körpermasse und Alter beeinflussten die Körpertemperatur signifikant. Ein signifikanter Effekt der Körpermasse war für Körpertemperatur, Magnesium, anorganisches Phosphat und Plasmakortisol nachzuweisen. Die mittleren Harnstoffkonzentrationen lagen zwischen 3,0 und 3,5 mmol/l. Effekte auf diese durch die vorher genannten Faktoren konnten nicht festgestellt werden. Schlussfolgerungen: Die nach dem Hämoglobingehalt des Blutes im Alter von neun bis 14 Tagen klassifizierten Saugkälber waren bei unbegrenzter Nahrungsverfügbarkeit durch eine spezifische Wachstumsqualität charakterisiert, die durch die Sauerstoffversorgung der Gewebe beeinflusst und mit alters- und körpermasseabhängigen Änderungen biochemischer, metabolischer und hormoneller Variablen verbunden war.
Fortpflanzungsphysiologie domestizierter Neuweltkameliden
Authors: Schwalm A. , Wehrend A. , Knauf S.
Published: July 2018

Lamas und Alpakas weisen in ihrer Fortpflanzungsbiologie Besonderheiten auf, die für die tierärztliche Betreuung dieser Spezies von Interesse sind, um pathologische Abweichungen zu erkennen und physiologische Erscheinungen nicht als krankhaft einzustufen. Anhand einer Auswertung der Literatur und von Patientendaten wird der derzeitige Kenntnisstand zur weiblichen und männlichen Reproduktionsphysiologie dieser Neuweltkamliden präsentiert. Nach Darstellung der anatomischen Verhältnisse der männlichen und weiblichen Geschlechtsorgane und des Fortpflanzungszyklus wird auf die Geschlechtsreife, Zuchtreife und das Fortpflanzungsverhalten eingegangen. Den Abschluss bildet eine Schilderung der Gravidität, der Geburt und des Puerperiums.
Untersuchung von Futtermitteln für Schweine, eingesandt aus der tierärztlichen Praxis zur Qualitätskontrolle
Authors: Mösseler A. , Kamphues J. , Wolf P.
Published: July 2018

Gegenstand und Ziel: Die Anlässe für die Einsendung von Futterproben zur Qualitätskontrolle sind vielfältig, wobei oft gesundheitliche Störungen oder Leistungseinbußen im Bestand vorliegen. Die Studie soll einen überblick über häufige nutritiv bedingte Probleme im Schweinebestand geben und einen möglichen kausalen Zusammenhang zum Futter aufzeigen. Material und Methoden: Die Analyseergebnisse der in den Jahren 2000-2009 an das Institut für Tierernährung eingesandten Futtermittelproben (n = 4560) wurden retrospektiv ausgewertet. Ergebnisse: Bestimmte “Trends” waren zu erkennen. Gaben früher häufiger Fruchtbarkeitsstörungen Anlass für Einsendungen von Futtermittelproben, war in den letzten Jahren der Vermahlungsgrad des Futters (möglicher kausaler Zusammenhang mit Magen - ulzera) von besonderem Interesse. Während schrotförmige Futter (n = 143) einen üblichen Vermahlungsgrad hatten, wiesen die pelletierten bzw. gebröselten Mischfuttermittel (n = 207) häufiger unerwünscht hohe Anteile an feineren Partikeln (< 0,2 mm) auf. Ein Besatz mit Vorratsschädlingen konnte nur noch bei einem sehr geringen Anteil an Proben (0,9% der 2007 untersuchten Futtermittel) nachgewiesen werden. Der mikrobiologische Status war nahezu ausnahmslos als zufriedenstellend zu bezeichnen. Hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung der Futtermittel zeigten sich insbesondere bei der Rohfaser (63,0% von 138 untersuchten Proben) Unstimmigkeiten zwischen deklarierten und analysierten Gehalten. Abweichungen in der botanischen Zusammensetzung ergaben sich bei mehr als 50% der Futtermittel (n = 64). Bei den mittlerweile in zunehmendem Umfang untersuchten Tränkwasserproben (n = 120 in 2009) gehörten erhöhte Gehalte an Eisen sowie aero ben Bakterien (50% bzw. 30,8% der Proben) zu den häufigsten Beanstandungen. Schlussfolgerung und klinische Relevanz: Das Untersuchungsspektrum an Futtermitteln konnte in den vergangenen Jahren ständig erweitert werden. Oftmals ließ sich bei nutritiv bedingten Störungen ein kausaler Zusammenhang zwischen den klinischen Symptomen und den Abweichungen im Futter/am Tränkwasser herstellen.
Autoimmune and Paraneoplastic Myelopathies
Authors: Zalewski Nicholas , Flanagan Eoin
Published: July 2018

Prompt recognition of an inflammatory myelopathy is critical, as a specific diagnosis and management plan allows for optimal patient outcomes. Many treatment options are now available for autoimmune and paraneoplastic myelopathies, but specific management strategies and expected prognosis vary widely depending on the underlying etiology. An understanding of the relevant clinical details, imaging findings, and other diagnostic information that can help achieve a specific myelopathy diagnosis and treatment plan is essential for all neurologists, given the variety of contexts in which myelopathies are encountered. We provide an outline of the diagnostic evaluation and treatment of various inflammatory myelopathies seen in autoimmune and paraneoplastic diseases, including multiple sclerosis, aquaporin-4 immunoglobulin G (IgG) seropositive neuromyelitis optica spectrum disorder, sarcoidosis, myelin oligodendrocyte glycoprotein IgG associated disease, and other rare inflammatory myelopathies; we also highlight common mimickers of inflammatory myelopathies.
Fabrication and characterization of superconducting MgB2 thin film on graphene
Authors: Cheng Shu-Han , Zhang Yan , Wang Hong-Zhang , Li Yu-Long , Yang Can , Wang Yue
Published: July 2018

The building of superconductor/graphene hybrid structure has attracted a lot of attention in recent years as it provides an exciting platform to study the novel superconducting proximity effect in graphene and has promise in potential device applications. Here we report an experimental investigation on the fabrication of MgB2/graphene bilayer films. The fabrication process consists of two major steps: the transfer of monolayer graphene grown on copper foil to the target substrate, and then the deposition of MgB2 thin film on transferred graphene with a hybrid physical-chemical vapor deposition technique. The obtained MgB2 film on graphene shows a continuous film surface with prevailing c-axis orientation, and displays a narrow superconducting transition with high transition temperature Tc at 36 K, close to the value of 39 K in bulk MgB2. The decent crystalline property and high Tc of the film demonstrate the effectiveness of the present method in producing the MgB2/graphene hybrid structure, which lays a foundation for further exploring the proximity effect in graphene and developing related superconducting devices such as the Josephson junctions to work at relatively high temperatures.
A 90-102 GHz CMOS based pulsed Fourier transform spectrometer: New approaches for in situ chemical detection and millimeter-wave cavity-based molecular spectroscopy
Authors: Nemchick Deacon J. , Drouin Brian J. , Cich Matthew J. , Crawford Timothy , Tang Adrian J. , Kim Yanghyo , Reck Theodore J. , Schlecht Erich T. , Chang M.-C. Frank , Virbila Gabriel
Published: July 2018

We present a system level description of a cavity-enhanced millimeter-wave spectrometer that is the first in its class to combine source and detection electronics constructed from architectures commonly deployed in the mobile phone industry and traditional pulsed Fourier transform techniques to realize a compact device capable of sensitive and specific in situ gas detections. The instrument, which has an operational bandwidth of 90–102 GHz, employs several unique components, including a custom-designed pair of millimeter-wave transmitter and heterodyne receiver integrated circuit chips constructed with 65 nm complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) techniques. These elements are directly mated to a hybrid coupling structure that enables free-space interaction of the electronics with a small gas volume while also acting as a cavity end mirror. Instrument performance for sensing of volatile compounds is highlighted with experimental trials taken in bulk gas flows and seeded molecular beam environments.
DeePCG: Constructing coarse-grained models via deep neural networks
Authors: Zhang Linfeng , Han Jiequn , Wang Han , Car Roberto , E Weinan
Published: July 2018

We introduce a general framework for constructing coarse-grained potential models without ad hoc approximations such as limiting the potential to two- and/or three-body contributions. The scheme, called the Deep Coarse-Grained Potential (abbreviated DeePCG), exploits a carefully crafted neural network to construct a many-body coarse-grained potential. The network is trained with full atomistic data in a way that preserves the natural symmetries of the system. The resulting model is very accurate and can be used to sample the configurations of the coarse-grained variables in a much faster way than with the original atomistic model. As an application, we consider liquid water and use the oxygen coordinates as the coarse-grained variables, starting from a full atomistic simulation of this system at the ab initio molecular dynamics level. We find that the two-body, three-body, and higher-order oxygen correlation functions produced by the coarse-grained and full atomistic models agree very well with each other, illustrating the effectiveness of the DeePCG model on a rather challenging task.
Zika virus detection using antibody-immobilized disposable cover glass and AlGaN/GaN high electron mobility transistors
Authors: Yang Jiancheng , Carey Patrick , Ren Fan , Mastro Michael A. , Beers Kimberly , Pearton S. J. , Kravchenko Ivan I.
Published: July 2018

Zika virus detection was demonstrated using antibody-functionalized cover glasses externally connected to the gate electrode of an AlGaN/GaN high electron mobility transistor (HEMT). A pulsed bias voltage of 0.5 V was applied to an electrode on the region of the cover glass region functionalized with antibody, and the resulting changes of drain current of the HEMT were employed to determine the presence of Zika virus antigen concentration ranging from 0.1 to 100 ng/ml. The dynamic and static drain current changes as a function of Zika virus concentration were modeled with a spring-like elastic relaxation model and the Langmuir extension model, respectively. Excellent fits to the data were found with relaxation time constants of antibody and antigen molecules in the range of 11 μs and 0.66–24.4 μs, respectively, for the concentration range investigated. The ratio of antibody bound with antigen to the total available antibody on the functionalized contact window was in the range of 0.013–0.84 for the Zika antigen concentration range of 0.1–100 ng/ml. Since the HEMT is not exposed to the bio-solution, it can be used repeatedly. The functionalized glass is the only disposable part in the detection system, showing the potential of this approach for hand-held, low cost sensor packages for point-of-care applications.
Magnetic field advection in a rotating magnetic field driven flow induced by a non-ideal inductor
Authors: Azulay A. , Mikhailovich B. , Levy A. , Yakhot A.
Published: July 2018

The limits of the axisymmetric ideal inductor approach and the low magnetic Reynolds number (Rem) approach are demonstrated for the case study of a flow driven by a rotating magnetic field induced by an explicit-pole non-ideal inductor. These effects are studied for an intermediate range of the magnetic Reynolds number 0.1 ≤ Rem ≤ 1. It is shown that phenomena that do not exist under the ideal inductor approach change the distribution of the electromagnetic body force (EMBF) from axial symmetry to rotational symmetry. However, it is found that the magnetic field advection (MFA), which is neglected under the low Rem approach, induces body force that changes the distribution of the EMBF so that it effectively becomes closer to being axisymmetric. Therefore, it is suggested that the ideal inductor approach should not be applied in low Rem applications; this approach can be applied in high Rem applications. It is also found that the effect of MFA on the averaged velocity field is negligible for higher values of Rem than traditionally assumed, but MFA has a significant effect in reducing the turbulent kinetic energy. The reduction is found to be a result of the MFA-induced EMBF reducing the turbulence production.
Spin-relaxation anisotropy in a nanowire quantum dot with strong spin-orbit coupling
Authors: Liu Zhi-Hai , Li Rui
Published: July 2018

We study the impacts of the magnetic field direction on the spin-manipulation and the spin-relaxation in a one-dimensional quantum dot with strong spin-orbit coupling. The energy spectrum and the corresponding eigenfunctions in the quantum dot are obtained exactly. We find that no matter how large the spin-orbit coupling is, the electric-dipole spin transition rate as a function of the magnetic field direction always has a π periodicity. However, the phonon-induced spin relaxation rate as a function of the magnetic field direction has a π periodicity only in the weak spin-orbit coupling regime, and the periodicity is prolonged to 2π in the strong spin-orbit coupling regime.
Experimental study of turbulence decay in dense suspensions using index-matched hydrogel particles
Authors: Zhang Kai , Rival David E.
Published: July 2018

In the present study, a refractive-index matching (RIM) technique using hydrogel particles was developed to quantitatively measure turbulence characteristics in dense suspensions. Compared to classic RIM methods, the use of superabsorbent polymer (SAP) material significantly simplifies experimental procedures and avoids strict experimental controls, which makes the method particularly suitable for turbulence measurements in dense suspensions. Because of the high absorbency of the approximately 1 mm SAP particles, optical visibility is achieved even in dense suspensions on the order of 20% by volume. Furthermore, the small hydrogel particle diameter allows for a particle diameter-to-integral scale ratio value of 1/20. The new method is then used to reveal the flow characteristics in decaying turbulence with suspension volume fractions up to 18.4% (the measurements pass through approximately 85 hydrogel particle-water interfaces). Evidence of turbulence attenuation in suspensions is demonstrated and attributed to the inhibition of turbulence production in said suspensions. The modulations in turbulence decay are apparent even in low suspension volume fractions (2.3%), whereas the turbulence characteristics of suspensions at higher volume fractions of 9.2% and 18.4% are observed to converge on each other.
Dual-polarization hyperspectral stimulated Raman scattering microscopy
Authors: Shou Jingwen , Ozeki Yasuyuki
Published: July 2018

Polarized Raman spectroscopy and microscopy are known to enable the investigation of symmetry and orientation of molecular vibrational modes and to give additional spectroscopic signature. However, conventional Raman spectroscopy always requires prolonged exposure to ensure the satisfying signal-to-noise ratio, which impedes fast imaging. Here, we demonstrate dual-polarization hyperspectral stimulated Raman scattering microscopy with simultaneous accessibility of two polarized Raman images in orthogonal polarization states without polarization modulation. Each pair of corresponding frames can be obtained at a rate of 30 frame pair/s, while the Raman shift is scanned in the CH stretching region in 3 s by virtue of rapid wavelength tunability of laser pulses. Different kinds of polymer beads and liquid were imaged to certify the ability to measure the symmetry of vibrational bonds and to distinguish the overlapped bonds. Furthermore, we observed HeLa cells to prove the applicability to biological samples. The perpendicular spectra show additional spectral signatures, and the calculated depolarization ratios permit biochemical discrimination in a single-color Raman imaging scheme. We anticipate that the proposed method allows for fast yet detailed imaging analysis of biomolecules in live specimens, which will be useful for the research on metabolic engineering, drug delivery, electric stimulation, etc.
Investigation of Mo-, Pt-, and Rh-doped rutile TiO2 based on first-principles calculations
Authors: Lu Xuefeng , Zhao Tingting , Gao Xu , Ren Junqiang , Yan Xiaobin , La Peiqing
Published: July 2018

In the present research, we use a first principles calculation to investigate the electronic structure and optical properties of Mo-, Pt- and Rh-doped rutile TiO2. The results indicate that the band gap of the Mo-, Pt-, and Rh-doped systems decreases to 1.758, 0.906, and 0.971 eV, respectively, compared with the 1.968 eV band gap of intrinsic TiO2, which is due to the hybridization of the doped atom d and O p orbital electrons, resulting in the formation of an impurity level and enhanced conductivity. The charge-difference density maps show that the covalence is enhanced in the region around Ti atoms for Mo- and Pt-doped systems, whereas Rh doping has little effect on the covalence. Based on these results, the bond population is 0.42, 0.28, and 0.27 for Mo–O, Pt–O, and Rh–O bonds, respectively. In the absorption spectrum, the peaks of the doped systems decrease significantly and redshift. Compared with the Mo-doped system, the Rh- and Pt-doped systems have lower static dielectric constant and dielectric loss in the low-energy region, which is promising for fascinating applications in microelectronic components.
Polarity of modulated Na0.5Bi0.5TiO3 and its slow structural relaxation
Authors: Aktas Oktay , Duclère Jean René , Quignon Sébastien , Trolliard Gilles , Salje Ekhard K. H.
Published: July 2018

Resonant ultrasound and resonant piezoelectric spectroscopy and Second Harmonic Generation (SHG) have been used to investigate inversion symmetry breaking in sodium bismuth titanate, Na0.5Bi0.5TiO3. The results demonstrate that the modulated structure that occurs between the depolarization temperature Td = 440 K and T2 = 567 K is noncentrosymmetric; SHG measurements performed with different settle times and heating/cooling rates demonstrate slow relaxations in the modulated structure. This behavior may explain previous controversies over the transition temperatures in Na0.5Bi0.5TiO3.
Foreshadowing elastic instabilities by negative group velocity in soft composites
Authors: Slesarenko Viacheslav , Galich Pavel I. , Li Jian , Fang Nicholas X. , Rudykh Stephan
Published: July 2018

We reveal the existence of a state in soft composites, characterized by the omni-directional negative group velocity in the vicinity of elastic instability. We show that the appearance of the negative group velocity in layered and fibrous composites foreshadows microscopic loss of the stability. In contrast with classical instability-induced pattern transformations, the transition between states with positive and negative group velocities is not accompanied by geometrical rearrangements and can be triggered by very fine variation of the compressive deformation in stable composites. Finally, we analyze the effect of the geometrical characteristics and elastic moduli of the constituents on the strain range for induced state with negative group velocities.
Astrocytes restore connectivity and synchronization in dysfunctional cerebellar networks
Authors: Kanner Sivan , Goldin Miri , Galron Ronit , Ben Jacob Eshel , Bonifazi Paolo , Barzilai Ari
Published: July 2018

Significance

Within the long-standing debate of whether glial cells contribute to neuronal circuits, we provide evidence of the impact of astrocytes on the physiopathology and the structural–functional organization of cerebellar neuronal circuits derived from Atm-deficient mice. In vitro and adult mouse characterizations show how disrupted astrocyte morphology is associated with an increased presence of synaptic markers in
Atm

−/−

compared with wild-type circuits, also related to reduce autophagy. Our study is corroborated by an in vitro demonstration of how replenishment of neuronal circuits with healthy astrocytes can restore
Atm

−/−

neuronal circuits’ dynamics.
Cholesterol promotes Cytolysin A activity by stabilizing the intermediates during pore formation
Authors: Sathyanarayana Pradeep , Maurya Satyaghosh , Behera Amit , Ravichandran Monisha , Visweswariah Sandhya S. , Ayappa K. Ganapathy , Roy Rahul
Published: July 2018

Significance

Pore-forming toxins (PFTs) are the largest class of bacterial exotoxins mediating virulence. Soluble toxin monomers oligomerize upon binding to cellular membrane and convert to stable membrane-integrated pores, causing cell death. This conversion to an active form occurs in absence of extrinsic factors and is governed solely by molecular determinants in the protein and target membrane. Here we demonstrate the existence of cholesterol-binding motifs in ClyA, which stabilize structural intermediates in the assembly pathway in presence of cholesterol. Our finding elucidates the basis for selective targeting of the toxin to eukaryotic membranes. Molecular engineering of these signatures could advance application of PFTs in cytolytic therapy.
Protease-activated receptor-2 in endosomes signals persistent pain of irritable bowel syndrome
Authors: Jimenez-Vargas Nestor N. , Pattison Luke A. , Zhao Peishen , Lieu TinaMarie , Latorre Rocco , Jensen Dane D. , Castro Joel , Aurelio Luigi , Le Giang T. , Flynn Bernard , Herenbrink Carmen Klein , Yeatman Holly R. , Edgington-Mitchell Laura , Porter Christopher J. H. , Halls Michelle L. , Canals Meritxell , Veldhuis Nicholas A. , Poole Daniel P. , McLean Peter , Hicks Gareth A. , Scheff Nicole , Chen Elyssa , Bhattacharya Aditi , Schmidt Brian L. , Brierley Stuart M. , Vanner Stephen J. , Bunnett Nigel W.
Published: July 2018

Significance

Activated G protein-coupled receptors (GPCRs) internalize and can continue to signal from endosomes. The contribution of endosomal signaling to human disease is unknown. Proteases that are generated in the colon of patients with irritable bowel syndrome (IBS) can cleave protease-activated receptor-2 (PAR
2
) on nociceptors to cause pain. We evaluated whether PAR
2
generates signals in endosomes of nociceptors that mediate persistent hyperexcitability and pain. Biopsies of colonic mucosa from IBS patients released proteases that induced PAR
2
endocytosis, endosomal signaling, and persistent hyperexcitability of nociceptors. When conjugated to the transmembrane lipid cholestanol, PAR
2
antagonists accumulated in endosomes and suppressed persistent hyperexcitability. The results reveal the therapeutic potential of endosomally targeted PAR
2
antagonists for IBS pain, and expand the contribution of endosomal GPCR signaling to encompass processes that are relevant to disease.
Molecular switch-like regulation enables global subunit coordination in a viral ring ATPase
Authors: Tafoya Sara , Liu Shixin , Castillo Juan P. , Atz Rockney , Morais Marc C. , Grimes Shelley , Jardine Paul J. , Bustamante Carlos
Published: July 2018

Significance

The φ29 DNA packaging motor can be thought of as a five-cylinder engine, where each cylinder (subunit) catalyzes ATP hydrolysis to power DNA translocation. The motor operates in two phases: first, the subunits load fuel (ATP) sequentially one at a time; second, all subunits rapidly hydrolyze ATP in sequential fashion. How the subunits coordinate their activities remained unknown. Here, we show that the subunits use regulatory features observed in signaling pathways, a very different biological context, to coordinate their activities. Moreover, one of the subunits is stimulated by a contact with the DNA, transforming it into a “timer” element that paces the activity of the remaining cylinders. Similar mechanisms are likely present in other molecular machines.
US particulate matter air quality improves except in wildfire-prone areas
Authors: McClure Crystal D. , Jaffe Daniel A.
Published: July 2018

Significance

Wildfires are a major source of fine particulate matter (diameter <2.5 µm; PM
2.5
), which is a health hazard. Since the mid-1980s, the total US area burned by wildfires has been increasing, with fires in the Northwest United States accounting for ∼50–60% of that increase. In the Northwest United States, we find a positive trend in the 98th quantile of PM
2.5
in contrast to other areas of the country where PM
2.5
is decreasing. This positive trend in PM
2.5
is closely associated with total carbon (a marker of wildfire emissions). These results support model predictions of increasing wildfire occurrence and PM
2.5
in a warming world.
Atomistic simulations indicate the functional loop-to-coiled-coil transition in influenza hemagglutinin is not downhill
Authors: Lin Xingcheng , Noel Jeffrey K. , Wang Qinghua , Ma Jianpeng , Onuchic José N.
Published: July 2018

Significance

Influenza hemagglutinin (HA) is the viral membrane protein that guides entry of flu viruses into host cells. A global refolding of the stem domain of HA,HA2, is crucial to successful viral membrane fusion, but the molecular mechanism relating this conformational change ofHA2to its fusogenic properties remains unclear. We use molecular dynamics simulations to quantify the thermodynamic importance of the B loop domain for driving the overallHA2rearrangement. We find that the B loop’s loop-to-coiled-coil refolding is not strongly downhill and thus is a possible target for therapeutics. A buried hydrophilic amino acid is implicated in destabilizing the coiled coil, and the sequence divergence at this position may indicate functional differences between group 1 and 2 HAs.
Evaporation-induced foam stabilization in lubricating oils
Authors: Chandran Suja V. , Kar A. , Cates W. , Remmert S. M. , Savage P. D. , Fuller G. G.
Published: July 2018

Significance

Mitigating lubricant foaming is of primary concern to lubricant manufacturers, as the control of deleterious foams is critical in high-performance applications. Facilitating the development of techniques to control foaming, the results from this research has identified that a special type of Marangoni flow driven by the differential evaporation of lubricant components plays a central role in promoting foaming in lubricant base oils. In addition, this research also shows that analyzing the stability of single bubbles can complement the foam stability data obtained from traditional bulk foam experiments. Hence, this paper provides physical insights into lubricant foaming and describes a convenient platform that lubricant manufacturers can use to develop better lubricants that are not susceptible to foaming.
Insights into bacterial lipoprotein trafficking from a structure of LolA bound to the LolC periplasmic domain
Authors: Kaplan Elise , Greene Nicholas P. , Crow Allister , Koronakis Vassilis
Published: July 2018

Significance

The outer membrane of Gram-negative bacteria presents a selectively permeable barrier to the environment and is the first line of defense against antibiotics and other antimicrobial agents. Maintenance of the outer membrane relies on lipoproteins delivered by the LolABCDE system, making the Lol proteins attractive targets for the development of new antimicrobial compounds. During trafficking, lipoproteins are extracted from the cytoplasmic membrane by the LolCDE complex, transported across the periplasm by LolA, and integrated into the outer membrane by LolB. Here, we describe structural features underpinning the interaction between LolA and LolCDE. The structure of LolA bound to the periplasmic domain of LolC provides an arresting molecular snapshot of a key intermediate in the bacterial lipoprotein trafficking pathway.
Lindkvist in the Sesame Institute Archive: An Autoethnographic Study
Authors: Jones Phil
Published: July 2018

This article is based on a visit to the Sesame Institute Archive. It uses an autoethnographical approach to examine five items from the archive: an ‘Open Sesame!’ pamphlet; a series of letters; photographs of Kats rehearsals and work with groups; a typed manuscript and a paper from a conference on ‘Mental Retardation’. The enquiry concludes that the autoethographical research illuminates elements of Lindkvist's relationship to drama, movement and creativity, in particular: the role of collaboration and interdisciplinarity in her work and its development; how new conceptual spaces were created by her and how these were in a mutual relationship with innovative practices; the centrality of the concept of the client as a creative individual, full of potential.
A new assay to evaluate microvesicle plasmin generation capacity: validation in disease with fibrinolysis imbalance
Authors: Cointe Sylvie , Harti Souab Karim , Bouriche Tarik , Vallier Loris , Bonifay Amandine , Judicone Coralie , Robert Stéphane , Armand Romain , Poncelet Philippe , Albanese Jacques , Dignat‐George Françoise , Lacroix Romaric
Published: July 2018

Among extracellular vesicles, leukocyte‐derived microvesicles (LMVs) have emerged as complex vesicular structures. Primarily identified as procoagulant entities, they were more recently ascribed to plasmin generation capacity (MV‐PGC). The objectives of this work were (1) to develop a new hybrid bio‐assay combining the specific isolation of LMVs and measurement of their PGC, and compare its performance to the original method based on centrifugation, (2) to validate MV‐PGC in septic shock, combining increased levels of LMVs and fibrinolytic imbalance. Using plasma sample spiked with LMVs featuring different levels of PGC, we demonstrated that CD15‐beads specifically extracted LMVs. The MV dependency of the test was demonstrated using electron microscopy, high speed centrifugation, nanofiltration and detergent‐mediated solubilization and the MV‐PGC specificity using plasmin‐specific inhibitors, or antibodies blocking elastase or uPA. Thanks to a reaction booster (ε‐ACA), we showed that the assay was more sensitive and reproducible than the original method. Moreover, it exhibited a good repeatability, inter‐operator and inter‐experiment reproducibility. The new immunomagnetic bio‐assay was further validated in patients with septic shock. As a result, we showed that MV‐PGC values were significantly lower in septic shock patients who died compared to patients who survived, both at inclusion and 24 h later (1.4 [0.8–3.0] vs 3.1 [1.7–18] A405 × 10−3/min, p = 0.02; 1.4 [1–1.6] vs 5.2 [2.2–16] A405 × 10−3/min, p = 0.004). Interestingly, combining both MV‐PGC and PAI‐1 in a ratio significantly improved the predictive value of PAI‐1. This strategy, a hybrid capture bioassay to specifically measure LMV‐PGC using for the first time, opens new perspectives for measuring subcellular fibrinolytic potential in clinical settings with fibrinolytic imbalance.
Dynamic compression schemes for graph coloring
Authors: Mustafa Harun , Schilken Ingo , Karasikov Mikhail , Eickhoff Carsten , Rätsch Gunnar , Kahles André
Published: July 2018

Motivation

Technological advancements in high-throughput DNA sequencing have led to an exponential growth of sequencing data being produced and stored as a byproduct of biomedical research. Despite its public availability, a majority of this data remains hard to query for the research community due to a lack of efficient data representation and indexing solutions. One of the available techniques to represent read data is a condensed form as an assembly graph. Such a representation contains all sequence information but does not store contextual information and metadata.

Results

We present two new approaches for a compressed representation of a graph coloring: a lossless compression scheme based on a novel application of wavelet tries as well as a highly accurate lossy compression based on a set of Bloom filters. Both strategies retain a coloring even when adding to the underlying graph topology. We present construction and merge procedures for both methods and evaluate their performance on a wide range of different datasets. By dropping the requirement of a fully lossless compression and using the topological information of the underlying graph, we can reduce memory requirements by up to three orders of magnitude. Representing individual colors as independently stored modules, our approaches can be efficiently parallelized and provide strategies for dynamic use. These properties allow for an easy upscaling to the problem sizes common to the biomedical domain.

Availability and implementation

We provide prototype implementations in C++, summaries of our experiments as well as links to all datasets publicly at https://github.com/ratschlab/graph_annotation.

Supplementary information

Supplementary data are available at Bioinformatics online.