Despite intense research efforts, a safe and effective HIV-1/AIDS vaccine still remains far away. HIV-1 escapes the humoral immune response through various mechanisms and until now, only a few nAbs have been identified. A promising strategy to identify new epitopes that may elicit such nAbs is to dissect and analyze the humoral immune response of sera with broadly reactive nAbs. The identified epitopes recognized by these antibodies might then be incorporated into a vaccine to elicit similar nAbs and thus provide protection from HIV-1 infection. Using random peptide phage display libraries, the Ruprecht laboratory has identified the epitopes recognized by polyclonal antibodies of a rhesus monkey with high-titer, broadly reactive nAbs that had been induced after infection with a SHIV encoding env of a recently transmitted HIV-1 clade C. The laboratory analyzed phage peptide inserts for conformational and linear homology with computational assistance. Several of the identified peptides mimicked domains of the original HIV-1 clade Env, such as conformational V3 loop epitopes and the conserved linear region of the gp120 C-terminus. As part of this work, these mimotopes were analyzed for cross-reactivity with other sera obtained from rhesus monkeys with nAbs and antibody recognition was shown for several mimotopes, particularly those representing the V3 loop. In addition, these mimotopes were incorporated into a novel DNA prime/phage boost strategy to analyze the immunogenicity of such phage-displayed peptides. Mice were primed only once with HIV-1 clade C gp160 DNA and subsequently boosted with mixtures of recombinant phages. This strategy was designed to focus the humoral immune response on a few, selected Env epitopes (immunofocusing) and induced HIV-1 clade C gp160 binding antibodies and cross-clade nAbs. Furthermore, the C-terminus of gp120, a conserved HIV Env region, was linked to the induction of nAbs for the first time. The identification of such conserved antigens may lead to the development of a vaccine that is capable of inducing broadly reactive nAbs that might confer protection form HIV-1 infection. / Trotz enormer Forschungsleistungen liegt ein sicherer und effektiver Impfstoff gegen HIV-1/AIDS immer noch in weiter Ferne. HIV-1 entkommt der humoralen Immunantwort aufgrund mehrerer Mechanismen und daher wurden bis zu diesem Zeitpunkt nur wenige neutralisierende Antikörper identifiziert. Eine vielversprechende Strategie zur Identifizierung neuer Epitope, die neutralisierende Antikörper induzieren könnten, ist die Analyse von Seren mit solchen Antikörper. Die dabei identifizierten Epitope könnten dann zur Herstellung eines Impfstoffes verwendet werden, der ähnliche neutralisierende Antikörper induziert und damit vor einer Infektion mit HIV-1 schützt. Mittels Phage-Display hat das Labor von Ruth Ruprecht mehrere solcher Epitope von polyklonalen Antikörpern aus Rhesus Affen mit hochtitrigen, breit-neutralisierenden Antikörpern identifiziert. Diese Antikörper wurden nach einer Infektion mit einem SHIV induziert, das das virale Hüllprotein eines kürzlich übertragenen HIV-1 clade C Virus enthielt. Die Phagenpeptide wurden auf konformelle und lineare Homologie mittels einer Computer Software untersucht. Mehrere dieser Peptide entsprachen Domänen des viralen Hüllproteins, wie z.B. konformelle V3 loop Epitope and Epitope des linearen C-Terminus von gp120. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diese Mimotope auf Kreuzreaktivität mit anderen Seren von Rhesus Affen mit neutralisierenden Antikörpern untersucht. Dabei wurden insbesondere die Mimotope des V3 loops von anderen Seren erkannt. Des Weiteren wurden diese Phagen-Mimotope im Rahmen einer neuen DNA prime/phage boost Strategie zur Immunisierung verwendet. Mäuse wurden einmalig mit HIV-1 clade C gp160 DNA immunisiert und anschließend mehrfach mit rekombinanten Phagen geboostet. Mittels dieser Strategie sollte das Immunsystem auf einige, spezielle Epitope des viralen Hüllproteins fokusiert werden (Immunofocusing). Hierbei wurden HIV-1 clade gp160-bindende Antikörper und breit-neutralisierende Antikörper induziert. Des Weiteren konnten zum ersten Mal neutralisierende Antikörper gegen den C-terminus von gp120, einer konservierten Region des viralen Hüllproteins, induziert werden. Die Identifikation solcher konservierter Mimotope kann zur Entwicklung von einem HIV-1 Impfstoff beitragen, der breit neutralisierende Antikörper induziert, die vor einer Infektion schützen können.

The theory of Gestalt was proposed in the nineteenth century to explain and predict the way that people perceptually group visual elements, and it has been used to develop guidelines for designing visual computer interfaces. In this thesis we seek to extend the use of Gestalt principles to the design of haptic and visual-haptic displays. The thesis begins with a survey of Gestalt research into visual, auditory and haptic perception. From this survey the five most commonly found principles are identified as figure-ground, continuation, closure, similarity and proximity. This thesis examines the proposition that these five principles can be applied to the design of haptic interfaces. Four experiments investigate whether Gestalt principles of figure-ground, continuation, closure, similarity and proximity are applicable in the same way when people group elements either through their visual (by colour) or haptic (by texture) sense. The results indicate significant correspondence between visual and haptic grouping. A set of haptic design guidelines for haptic displays are developed from the experiments. This allows us to use the Gestalt principles to organise a Gestalt-Taxonomy of specific guidelines for designing haptic displays. The Gestalt-Taxonomy has been used to develop new haptic design guidelines for information displays.

Graduation date: 1998

Two methods of electro-optically characterizing alternating-current thin-film electroluminescent (ACTFEL) devices are investigated: photo-induced transferred charge (PIQ) and luminescence (PIL), and subthreshold voltage-induced transferred charge (VIQ) techniques. Both techniques provide information related to traps within the phosphor layer. PIQ/PIL experiments monitor the transport of electrons and holes across the phosphor layer which are photo-injected by a UV laser pulse. VIQ experiments monitor the optical reset of traps ionized by bipolar subthreshold voltage pulses. PIQ/PIL experiments are performed on three different SrS ACTFEL devices: ALE-deposited SrS:Ce, sputter-deposited SrS:Cu, and undoped MOCVD-deposited SrS. From the PIQ/PIL experiments, two distinct electron thresholds in the luminescent impurity doped samples at ~0.8 (weak threshold) and ~1.2 MV/cm (strong threshold) are observed. These thresholds are independent of the phosphor thickness, indicating that they arise from a bulk property of the phosphor. The ~0.8 MV/cm weak threshold is attributed to field emission of relatively shallow (~0.6 eV) electron-emitting bulk traps (e.g. cerium or oxygen for SrS:Ce; a sulfur vacancy or oxygen for SrS:Cu). The ~1.2 MV/cm strong threshold is ascribed to the onset of trap-to-band impact ionization. In contrast to electron transport, PIQ/PIL studies reveal no hole transport in SrS doped with luminescent impurities, although hole transport is observed for an undoped SrS ACTFEL device. The lack of hole transport is attributed to the efficiency of hole capture in SrS doped with luminescent impurities. VIQ experiments are performed on the same SrS ACTFEL devices. VIQ trap energy depths are estimated as ~0.1 eV for SrS:Ce; ~0.9 eV for SrS:Cu (with a capture cross-section of ,~10�������cm��), and ~0.6 eV for undoped SrS. Tenative atomic identification of traps responsible for these VIQ trends are: chlorine or a Ce shallow donor state for SrS:Ce, a sulfur vacancy for SrS:Cu, and a sulfur vacancy or an oxygen isoelectronic trap for undoped SrS. / Graduation date: 2000

Graduation date: 1997

Graduation date: 1996

Graduation date: 1998

Graduation date: 1995

The purpose of this project is to develop a software framework, a 3D engine, which will generate images to be projected onto facets of a spatially immersive display (SID). The goal is to develop a software library to support the creation of images of specified 3D environments which are specific to the display geometries of a polyhedral class of SIDs. Part of this goal is developing auxiliary software to allow this library to be thoroughly tested. When properly working, the images being displayed on adjoining faces of the SID appear spatially and temporally consistent with one another, creating the illusion that the user is within a surrounding three-dimensional space.

La détection de l'apoptose revêt un intérêt considérable en raison de son implication dans de nombreuses pathologies d'incidence élevée, comme le cancer ou la maladie d'Alzheimer pour n'en citer que deux. Des méthodes de mise en évidence de ce phénomène se multiplient et se développent sans cesse visant à détecter in vitro voire même in vivo, cette forme de mort cellulaire programmée. Grâce à son pouvoir de résolution élevé et à des agents de contraste spécifiques, l'Imagerie par Résonance Magnétique (IRM) offre la possibilité de détecter, de manière non invasive, les cellules apoptotiques. Cette approche trouvera son utilité pour la mise au point de traitements anti-tumoraux et pour leur suivi en clinique. Aujourd'hui, il existe des agents de contraste magnétiques capables de reconnaître les cellules apoptotiques, mais leurs molécules vectrices sont constituées de protéines, d'anticorps ou de leurs domaines dont on ne peut ignorer l'important pouvoir immunogène. Des molécules mimétiques ou des oligomères de petite taille comme des peptides seraient plus adaptés et plus simples à synthétiser chimiquement. Notre travail porte sur la sélection, de peptides capables de reconnaître spécifiquement les cellules apoptotiques, en se fixant à la phosphatidylsérine (molécule marqueur des cellules apoptotiques). Ces peptides ont été sélectionnés par la méthode du phage display. Le phage display est une technique de biologie moléculaire permettant de sélectionner, entre autre, des peptides de longueur déterminée, en fonction de leur affinité pour une cible donnée. Plusieurs milliards de séquences peptidiques exposées par les phages constituant la bibliothèque, peuvent être testés simultanément. Les meilleures séquences sont ensuite synthétisées chimiquement et testées indépendamment du phage. Dans la première partie de ce travail, plusieurs protocoles de phage display basés sur différentes méthodes d'immobilisation de la cible, et différents types de bibliothèques de phages ont été testés et comparés. A l'issue de ces sélections, plusieurs phages présentant une affinité élevée pour la phosphatidylsérine ont été sélectionnés. Un des peptides exposés par un de ces phages, nommé E3, a été synthétisé et étudié dans la seconde partie de ce travail. Le peptide E3 a été d'abord greffé à un contrastophore magnétique de type superparamagnétique (Ultra Small Particle Iron Oxide) pour être testé in vitro sur des systèmes biologiques (apoptose induite chez des cellules Hep G2 par la camptothécine). Après avoir été testé avec succès sur culture cellulaire, ce nouvel agent de contraste magnétique a été utilisé, in vivo dans le modèle murin d'apoptose hépatique induite par injection i.v. d'anticorps anti-Fas. Comme tout agent de contraste de type particulaire, le GG-E3-USPIO (peptide E3 greffé aux USPIOs par un pont diglycyle) serait capté de manière non spécifique par le foie. Il doit donc être rendu "furtif" pour permettre l'exploitation de sa spécificité. Afin de contourner le problème de capture non spécifique par le foie, le GG-E3-Gd-DTPA (peptide E3 greffé au Gd-DTPA par un pont diglycyle), un autre agent de contraste, cette fois de type paramagnétique, a été synthétisé. Les agents de contraste GG-E3-USPIO-PEG (peptide E3 greffé aux USPIO recouvertes de polyéthylèneglycol par un pont diglycyle) et GG-E3-Gd-DTPA se sont avérés efficaces, provoquant respectivement une diminution et un rehaussement du signal des foies apoptotiques de souris en IRM.