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WebAssembly is a new emerging technology for the web which offers a low-level bytecode format for other languages to compile to. The aim of the technology is to effectively speed up the performance of the web, as well as to offer a way for developers to port existing libraries and code that were written in static languages such as C/C++ or Rust. The technology is currently supported in all the major browsers of today.This study takes a closer look at how the technology works and how it is compiled and executed across two of the major browsers as compared to JavaScript. Furthermore, a smaller experiment was conducted where AssemblyScript was used to compile to WebAssembly, with AssemblyScript being a typescript-to-WebAssembly compiler. The two technologies were then tested in terms of runtime performance and consistency across two browsers, operating systems as well as with different optimizations.The study showed that the technology goes through ahead-of-time-compilation and optimization through a compiler toolchain that depends on the language used as opposed to JavaScript which makes use of just-in-time-compilation. Furthermore, the fundamental structure for WebAssembly proved to be limited in order to be able to better link directly to machine code and through this offer performance benefits. The experiment conducted showed that WebAssembly performed better when it came to pure calculations but fell behind JavaScript when performing operations on an array. The reason is most likely due to the overhead of passing data structures between the two technologies. The experiment further showed that WebAssembly was able to offer a more consistent and predictable performance than JavaScript.

The study on animal models to investigate different human diseases has made a remarkable contribution to the field of biomedical science. Many studies demonstrating the behavior activities of Drosophila have been studied with a motion tracking system. Most of these studies have been performed by the conventional paradigm where the Drosophila is held fixed by tethering or within the limited space. In this paper, we demonstrate the Active Omnidirectional Treadmill System (AOT) which enables the physically unrestricted Drosophila to navigate infinitely in two-dimensional space with the privilege of real-time tracking. The system maintains the position of the fly at a specific position by compensating the motion of the fly by counter direction motion of the sphere. The system is capable of maintaining the position error < 1000 µm for 89.7% of the time and the angular error < 5o 80.0% of the time. The study evaluates the performance of the different feedback control system through the experimental and simulation results. The successful phototaxis experiment was conducted to validate the usability of the system. The integration of the treadmill system with other peripherals for olfactory, vision and thermal stimuli can be a powerful tool to study the longitudinal behavior of the Drosophila. Further, the integration of the system with the optical microscopic device can be used to perform the brain imaging of the walking Drosophila.

Knowledge of how intermolecular interactions of amyloidogenic proteins cause protein aggregation and how those interactions are affected by sequence and solution conditions is essential to our understanding of the onset of many degenerative diseases. Of particular interest is the aggregation of the amyloid-β (Aβ) peptide, linked to Alzheimer's disease, and the aggregation of the Sup35 yeast prion peptide, which resembles the mammalian prion protein (PrP) linked to spongiform encephalothopies. To facilitate the study of these important peptides, experimentalists have identified small peptide congeners of the full-length proteins that exhibit amyloidogenic behavior, including the KLVFFAE sequence of the Aβ protein, and the GNNQQNY sequence of Sup35. Reverse micelles provide an important environment for the study of protein folding and aggregation. In a reverse micelle, it is possible to observe the effects that confinement and water activity, believed to play a critical role in an in vivo cellular environment, have on protein folding, misfolding, and aggregation. We employed molecular dynamics simulations of reverse micelles as well as peptides encapsulated in reverse micelles in order to characterize the reverse micelle environment and identify fundamental principles that inform how sequence and solution environment influence protein aggregation. The peptides studied include the alanine-rich peptide AKA2 as well as the amyloidogenic KLVFFAE and GNNQQNY peptide fragments. The results of these studies suggest that substantial fluctuations in reverse micelle shape away from an idealized spherical geometry enables significant interaction between peptides and the surfactant interface. Analysis these results, including evaluation of water dynamics and calculated IR spectra of the amide I vibration of the peptides, indicate that our model of the reverse micelle is a robust one which captures essential features of this complex system. Moreover, our studies provide critical insight into the complex role played by a heterogeneous cellular environment in the earliest stages of protein aggregation and amyloid formation.

Microemulsions have important applications in various industries, including enhanced oil recovery, reactions, separations, drug delivery, cosmetics and foods. We investigated two different kinds of water-in-oil microemulsion systems, AOT (bis(2-ethylhexyl) sulfosuccinate) microemulsions with various counterions and perfluorocarbon-based microemulsion gels with triblock copolymers. In the AOT systems, we investigated the viscosity and interdroplet interactions in Ca(AOT)2, Mg(AOT)2 and KAOT microemulsions, and compared our results with the commonly-studied NaAOT/water/decane system. We attribute the differences in behavior to different hydration characteristics of the counterions, and we believe that the results are consistent with a previously proposed charge fluctuation model. Perfluorocarbons (PFCs) are of interest in a variety of biomedical applications as oxygen carriers. We have used triblock copolymer Pluronic® F127 to modify the rheology of PFC-based microemulsions, we have been able to form thermoreversible PFOB (perfluorooctyl bromide)-based gels, and have investigated the phase stability, rheology, microstructure, interactions, and gelation mechanism using scattering, rheometry, and microscopy. Finally, we attempted to use these data to understand the relationship between rheology and structure in soft attractive colloids.

Les micelles inverses (MI) sont des nano-gouttelettes d'eau, thermodynamiquement stables, dispersées dans une phase organique (généralement une huile), entourées d'une monocouche de tensioactif. Elles sont des modèles membranaires simplifiés, utilisées en biochimie pour solubiliser des protéines enzymes membranaires, peu ou pas solubles. Le fait que la dimension des micelles inverses dépend du rapport molaire Wo=[H2O]/[détergent] et que le contenu en eau dans des micelles inverses peut être finement contrôlé, ce sont des modèles intéressants pour étudier les effets de l'hydratation et du confinement sur la conformation des peptides, protéines et des acidesnucléiques. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié à l'aide des techniques de simulation de dynamique moléculaire (DM), les propriétés structurales et volumétriques (volume et compressibilité) de petites micelles inverses (i.e. avec des rapports 2 = Wo = 7) constituées d'un détergent ionique, le bis(2-ethylexyl sulfosuccinate) de sodium (AOT) et d'un non-ionique, le tétraéthylène glycol monododecylether (C12E4), en fonction de leur hydratation. Ces systèmes micellaires ont été simulés explicitement dans les conditions ambiantes de température et de pression avec des concentrations en solvant organique suffisantes pour reproduire les phases micellaires inverses. 1. Influence de l'hydratation sur les propriétés structurales et volumétriques des micelles inverses d'AOT Dans un premier temps, nous avons étudié l'influence de la quantité d'eau solubilisée sur les propriétés structurales et dynamiques de l'eau confinée dans les micelles inverses d'AOT. Nous avons montré que : • Les micelles inverses construites avec une géométrie sphérique, ont toutes évoluées au cours des simulations vers une forme ellipsoïdale avec des rapports, entre l'axe majeur et mineur de l'ellipsoïde, plus élevés pour le coeur d'eau que pour la micelle (1.24 - 1.41 et 1.67 - 2.1, respectivement). Nos simulations reproduisent la dépendance linéaire de Rw en fonction de Wo donnée dans la littérature pour ce système ternaire, si on modélise les micelles comme des objets sphériques. Dans les micelles inverses les plus petites, la diffusion de translation de l'eau est fortement ralentie par la forte densité en ions et par le nombre de molécules d'eau liées aux têtes polaires, mais tend à se rapprocher de l'eau pure avec l'augmentation de Wo. • Quand aux propriétés volumétriques des micelles inverses et de l'AOT, nos calculs montrent que les compressibilités isothermes (comprises entre (70 et 78 (± 6).10-5 MPa-1 et 74 et 85 (± 4).10-5, respectivement) des micelles inverses modélisées, interprétés à l'aide du milieu effectif, augmentent de façon linéaire avec le rapport Wo, en accord avec les données de la littérature expérimentale. Dans le cas du volume de l'eau confinée nous avons calculé que celui-ci change peu (4 % de différence), par rapport à l'eau pure, et reste constant avec Wo. La compressibilité de l'eau confinée varie en fonction de Wo entre 24 et 60.10-5 MPa-1. 2. Influence de l'hydratation sur la structure octapeptide d'une alanine encapsulée dans les micelles inverses d'AOT Dans un second temps, nous avons examiné l'influence de l'hydratation des têtes polaires des molécules d'AOT sur la stabilisation de la structure secondaire d'un peptide modèle (un octapeptide alanine en hélice-a), confiné dans des micelles d'AOT de rapport Wo » 4.8 et 6.8. Ce peptide est instable dans l'eau. Nous avons montré que : Resumé en français - 8 - • L'insertion des peptides dans les micelles affecte la structure des micelles inverses et notamment celle du coeur d'eau. Dans la micelle la plus petite, où l'eau est majoritairement liée aux têtes polaires et donc peu disponible pour hydrater le peptide, la structure secondaire en hélice-a de l'octapeptide est conservée, alors quelle est plus ou moins rapidement perdue dans les micelles plus hydratées. • Dans le cas des propriétés volumétriques (volumes et compressibilités isothermiques), celles-ci changent peu avec l'insertion des octapeptides dans les deux micelles et restent voisines des valeurs obtenues pour les micelles vides. 3. Influence de la conformation des têtes polaires des détergents sur la structure des micelles inverses de C12E4 avec un rapport Wo=3 Enfin, dans un troisième temps, nous avons étudié l'effet de l'hydratation faible sur la structure et les propriétés volumétriques des micelles inverses de C12E4 dans un rapport Wo=3 avec deux conformations possibles pour les têtes polaires des détergents (i.e. étendue vs. gauche). Ces deux micelles inverses ont été simulées dans le décane. Nous avons montré que : • Seules les propriétés structurales des coeurs d'eau des micelles sont significativement affectées par les conformations données aux têtes polaires des détergents. Lorsque que les têtes polaires sont gauches, l'eau confinée est peu liée aux têtes polaires et reste au centre de la micelle pour former un pool d'eau compact avec une structure proche de celle de l'eau pure. Avec les têtes polaires en conformation étendue, le piégeage des molécules d'eau au niveau des têtes des C12E4 est favorisé, ce qui a pour conséquence une diminution de leur diffusion de translation. • Quand aux compressibilités isothermes des micelles inverses, celles-ci ne sont pas significativement modifiées en fonction de la conformation des têtes polaires des détergents et sont proches de 54 et 57 (± 5).10-5 MPa-1. Le volume des molécules d'eau confinées dans les deux micelles ne montrent pas de variations que leur état soit liée ou libre et sont proches du volume de l'eau pure. Cependant, on constate que les compressibilités isothermes de l'eau confinée présentent des différences en fonction de leur état : l'eau liée présente une compressibilité isothermique environ deux fois plus faible (25 (± 2).10-5 MPa-1) que celle de l'eau pure, et sa compressibilité augmente avec la fraction d'eau libre dans les micelles. Finalement, la confrontation de nos résultats avec ceux de la littérature nous a permis de proposer un modèle de structure pour les micelles inverses de C12E4 de rapport Wo< 3.

Les micelles inverses (MI) sont des nano-gouttelettes d'eau, thermodynamiquement stables, dispersées dans une phase organique (généralement une huile), entourées d'une monocouche de tensioactif. Elles sont des modèles membranaires simplifiés, utilisées en biochimie pour solubiliser des protéines enzymes membranaires, peu ou pas solubles. Le fait que la dimension des micelles inverses dépend du rapport molaire Wo=[H2O]/[détergent] et que le contenu en eau dans des micelles inverses peut être finement contrôlé, ce sont des modèles intéressants pour étudier les effets de l'hydratation et du confinement sur la conformation des peptides, protéines et des acidesnucléiques. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié à l'aide des techniques de simulation de dynamique moléculaire (DM), les propriétés structurales et volumétriques (volume et compressibilité) de petites micelles inverses (i.e. avec des rapports 2 ≤ Wo ≤ 7) constituées d'un détergent ionique, le bis(2-ethylexyl sulfosuccinate) de sodium (AOT) et d'un non-ionique, le tétraéthylène glycol monododecylether (C12E4), en fonction de leur hydratation. Ces systèmes micellaires ont été simulés explicitement dans les conditions ambiantes de température et de pression avec des concentrations en solvant organique suffisantes pour reproduire les phases micellaires inverses. 1. Influence de l'hydratation sur les propriétés structurales et volumétriques des micelles inverses d'AOT. Dans un premier temps, nous avons étudié l'influence de la quantité d'eau solubilisée sur les propriétés structurales et dynamiques de l'eau confinée dans les micelles inverses d'AOT. Nous avons montré que : • Les micelles inverses construites avec une géométrie sphérique, ont toutes évoluées au cours des simulations vers une forme ellipsoïdale avec des rapports, entre l'axe majeur et mineur de l'ellipsoïde, plus élevés pour le coeur d'eau que pour la micelle (1.24 - 1.41 et 1.67 - 2.1, respectivement). Nos simulations reproduisent la dépendance linéaire de Rw en fonction de Wo donnée dans la littérature pour ce système ternaire, si on modélise les micelles comme des objets sphériques. Dans les micelles inverses les plus petites, la diffusion de translation de l'eau est fortement ralentie par la forte densité en ions et par le nombre de molécules d'eau liées aux têtes polaires, mais tend à se rapprocher de l'eau pure avec l'augmentation de Wo. • Quand aux propriétés volumétriques des micelles inverses et de l'AOT, nos calculs montrent que les compressibilités isothermes (comprises entre (70 et 78 (± 6).10-5 MPa-1 et 74 et 85 (± 4).10-5, respectivement) des micelles inverses modélisées, interprétés à l'aide du milieu effectif, augmentent de façon linéaire avec le rapport Wo, en accord avec les données de la littérature expérimentale. Dans le cas du volume de l'eau confinée nous avons calculé que celui-ci change peu (4 % de différence), par rapport à l'eau pure, et reste constant avec Wo. La compressibilité de l'eau confinée varie en fonction de Wo entre 24 et 60.10-5 MPa-1. 2. Influence de l'hydratation sur la structure octapeptide d'une alanine encapsulée dans les micelles inverses d'AOT. Dans un second temps, nous avons examiné l'influence de l'hydratation des têtes polaires des molécules d'AOT sur la stabilisation de la structure secondaire d'un peptide modèle (un octapeptide alanine en hélice-a), confiné dans des micelles d'AOT de rapport Wo » 4.8 et 6.8. Ce peptide est instable dans l'eau. Nous avons montré que : • L'insertion des peptides dans les micelles affecte la structure des micelles inverses et notamment celle du coeur d'eau. Dans la micelle la plus petite, où l'eau est majoritairement liée aux têtes polaires et donc peu disponible pour hydrater le peptide, la structure secondaire en hélice-a de l'octapeptide est conservée, alors quelle est plus ou moins rapidement perdue dans les micelles plus hydratées. • Dans le cas des propriétés volumétriques (volumes et compressibilités isothermiques), celles-ci changent peu avec l'insertion des octapeptides dans les deux micelles et restent voisines des valeurs obtenues pour les micelles vides. 3. Influence de la conformation des têtes polaires des détergents sur la structure des micelles inverses de C12E4 avec un rapport Wo=3 Enfin, dans un troisième temps, nous avons étudié l'effet de l'hydratation faible sur la structure et les propriétés volumétriques des micelles inverses de C12E4 dans un rapport Wo=3 avec deux conformations possibles pour les têtes polaires des détergents (i.e. étendue vs. gauche). Ces deux micelles inverses ont été simulées dans le décane. Nous avons montré que : • Seules les propriétés structurales des coeurs d'eau des micelles sont significativement affectées par les conformations données aux têtes polaires des détergents. Lorsque que les têtes polaires sont gauches, l'eau confinée est peu liée aux têtes polaires et reste au centre de la micelle pour former un pool d'eau compact avec une structure proche de celle de l'eau pure. Avec les têtes polaires en conformation étendue, le piégeage des molécules d'eau au niveau des têtes des C12E4 est favorisé, ce qui a pour conséquence une diminution de leur diffusion de translation. • Quand aux compressibilités isothermes des micelles inverses, celles-ci ne sont pas significativement modifiées en fonction de la conformation des têtes polaires des détergents et sont proches de 54 et 57 (± 5).10-5 MPa-1. Le volume des molécules d'eau confinées dans les deux micelles ne montrent pas de variations que leur état soit liée ou libre et sont proches du volume de l'eau pure. Cependant, on constate que les compressibilités isothermes de l'eau confinée présentent des différences en fonction de leur état l'eau liée présente une compressibilité isothermique environ deux fois plus faible (25 (± 2).10-5 MPa-1) que celle de l'eau pure, et sa compressibilité augmente avec la fraction d'eau libre dans les micelles. Finalement, la confrontation de nos résultats avec ceux de la littérature nous a permis de proposer un modèle de structure pour les micelles inverses de C12E4 de rapport Wo< 3.ety.

In this study, we evaluated the potential of water-in-oil microemulsions for the separation of beta-galactosidase (lactase) from other proteins. The ability of beta-galactosidase to break down the milk carbohydrate lactose gives the enzyme considerable commercial importance. The extent of solubilization of a commercial Kluyveromyces lactis preparation of beta-galactosidase into microemulsion droplets formed from 200 mM bis (2-ethylhexyl) sodium sulfosuccinate (AOT) in isooctane was measured as a function of buffer type, pH, ionic strength, and protein concentration. Our results showed that, due to the large molecular weight of beta-galactosidase (MW~ 220-240 kDa, dimeric form), the enzyme was taken up by the microemulsion droplets mainly under very low salt conditions. Based on these results, we designed a one-step separation procedure, in which a small volume of aqueous buffer containing the protein mixture is added to an organic surfactant solution. Microemulsion droplets form in the oil and capture protein impurities of smaller molecular weights, while excluding the high molecular weight target protein. This causes the beta-galactosidase to be expelled into a newly formed aqueous phase. The feasibility of this one-step process as a bioseparation tool was demonstrated on a feed consisting of an equal mixture of beta-galactosidase and the test protein beta-lactoglobulin. Recovery and separation of the two proteins was analyzed as function of buffer type, pH, ionic strength, and protein concentration. Results showed that separation was most complete at 100 mM KCl salt concentration, where the droplets were big enough to carry beta-lactoglobulin but too small for lactase. At 100 mM salt concentration, we recovered 92% of the total lactase activity in a virtually pure form. The same separation scheme was then tested on crude extract obtained from a cell culture broth of the yeast Kluyveromyces lactis. Cells of the yeast K. lactis were disrupted by minibeadbeater, forming a crude extract that was used as the feed in our separation process. A 5.4-fold purification factor of the extract was achieved, with 96% activity recovery. The results showed our one-step separation process to be an interesting method for the production of beta-galactosidase as a technical enzyme: it has the potential to achieve a continuous, large-scale partial purification of the enzyme, potentially reducing the number of steps required in downstream process.

Fouling in general and biofouling in specific is a problem concerning many industries. Biofouling occur in environments favorable for biological growth. As an example, industries using cooling water have problems with biofouling. The problem is apparent on heat exchangers as biofilm reduces the heat transfer and thus the performance. There are several different methods to reduce fouling on tube and shell heat exchanger on the market. However, for plate heat exchanger the alternatives are fewer. Generally, cleaning is performed by opening the heat exchanger and cleaning the plates one by one. This thesis aimed to present some of the biofouling reducing methods available on the market, and principally methods that could be applied on plate heat exchangers. Two of the methods were selected to be evaluated in experimentally; Advanced Oxidizing Technology (AOT) and ultrasound. The performances were evaluated by semi quantifying the amount of produced biofilm on plates of stainless steel, polystyrene and titanium. The plates were either reference plates, i.e. under no influence of some reducing method, or they were submerged in the tank when ultrasound or AOT were under operation. The test with ultrasound was performed once, whereas the test with AOT was performed twice. Ultrasound showed the best result; by reducing the amounts of produced biofilm from 68-100 % on all the plates, independent of the material used. AOT showed ambiguous results. From the first test it seemed to affect the production of biofilm, whereas in the second test it did not proof to have the same affect. / Påväxt i allmänhet och biologisk påväxt i synnerhet är ett problem som finns i många industrier/områden inom industrin. Biofilmstillväxt förekommer i miljöer gynnsam för biologisk tillväxt. Till exempel har industrier som använder kylvatten problem med biofilmstillväxt. På värmeväxlare visar sig problemet i form av sämre effektivitet genom försämrad värmeledningsförmåga. Det finns flera olika metoder för tillväxt att förhindra eller motverka tillväxt i tubvärmeväxlare. För plattvärmeväxlare är alternativen däremot färre. Generellt rengörs värmeväxlaren genom att denna öppnas och att plattorna rengörs en efter en. Syftet med detta examensarbete var att presentera några av de metoder som finns på marknaden för att minska och ta bort biologisktillväxt, och då främst metoder som går att använda på plattvärmeväxlare. Två av metoderna valdes ut och testades; Advanced Oxidizing Technology (AOT) och ultraljud. Metoderna utvärderades genom en semi- kvantitativ analys av mängd producerad biofilm på plattor gjorda av rostfritt stål, polystyren och titan. Dessa plattor var antingen referensplattor, det vill säga utan inverkan av någon reduceringsmetod, eller så var de nedsänkta i tankar fyllda med vatten där respektive metod hade verkat. Testet med ultraljud utfördes en gång, medan testet med AOT utfördes två gånger. Ultraljud visade sig vara bäst på att reducera biofilmstillväxt; med en reducering på 68 till 100 %. Oberoende av material minskade ultraljud tillväxten på samtliga plattor. AOT visade tvetydiga resultat; från det första testet tycktes det påverka produktionen av biofilm, medan den inte visade lika tydliga resultat i det andra testet.

This thesis describes the synthesis of yttrium oxide nanoparticles in an AOT/isooctane reverse micelle solution. Two synthetic methods are compared. First is the precipitation reaction between yttrium nitrate and ammonia, second is the hydrolysis of yttrium isopropoxide. The effects of annealing of the resulting the yttrium oxide nanoparticles are also described. The nitrate method produced network-like aggregates of yttrium oxide nanoparticles ranging from 10 nm to 40 nm in diameter. Reaction conditions, including the water/AOT ratio (1 to 15), the nitrate concentration (0.02 M to 1.0 M), the ammonia concentration (2 M to 14.8 M), the AOT concentration (0.1 M and 0.5 M), the aging time (1 h to 5 d), and the washing method, were varied to investigate their influence on nanoparticle formation. The optimized synthetic conditions were: a water/AOT ratio of 7.5, [NO₃⁻] = 0.5 M, [NH₃] = 2 M, and [AOT] = 0.1 M. The as-prepared yttrium oxide nanoparticles had highly distorted structures related to the cubic Y2O3 phase. Annealing improved the crystallinity of the as-prepared nanoparticle products and led to larger particles. As annealing temperatures increased, the yttrium oxide nanoparticles gradually evolved into the cubic Y₂O₃ phase. However, an unknown intermediate phase was also observed during the annealing process, which disappeared when the annealing temperature was sufficiently high and the annealing time was long enough (>1000 °C and 4 h). As-prepared products from the isopropoxide hydrolysis also contained network-like nanoparticle aggregates. Particle sizes ranged from 10 nm to 20 nm. Some experimental conditions were varied; they were the water/AOT ratio (10 to 40), the isopropoxide concentration (0.0001 M to 0.003 M), the aqueous phase pH (7.0 and 12.0), the aging temperature (room temperature, approximately 25 °C, and refluxing temperature, approximately, 100 °C), and the aging time (1 h to 5 d). Transmission Electronic Micrographs showed that products of desirable morphology could be produced in a much wider range of experimental conditions by this method compared to those produced by nitrate hydrolysis. / Master of Science