Das canine orale Papillomvirus (COPV) infiziert hauptsächlich junge Hunde. Tiere, die an caniner oraler Papillomatose erkranken, weisen blumenkohl-ähnliche Papillome im Bereich der Maulhöhle auf, die sich in der Mehrzahl der Fälle nach vier bis acht Wochen spontan zurückbilden. In dieser Studie wurde der Einfluss von Baypamune auf den Erkrankungsverlauf, die Immunantwort und die Persistenz des viralen Genoms nach experimenteller COPV-Infektion untersucht. Baypamune ist ein Immunmodulator, der das Immunsystem antigen-unspezifisch stimuliert; sein genauer Wirkmechanismus ist noch nicht geklärt. Zwölf Labrador-Retriever im Alter von ca. 15 Wochen wurden mit COPV experimentell im Bereich der Maulschleimhaut infiziert. Nach der Entwicklung der ersten Papillome wurde allen Hunden sechsmal Baypamune oder ein Plazebopräparat subkutan injiziert. Bei allen Hunden bildeten sich die Papillome im Verlauf von mehreren Wochen zurück, klinisch konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen der Baypamune- und der Plazebo-Gruppe festgestellt werden (Klinik für Kleintiere, Universität Leipzig). Vor der experimentellen Infektion und 24 Stunden nach Plazebo- bzw. Baypamune-Gabe wurden Blutproben entnommen, in denen mittels quantitativer real-time RT-PCR der mRNA-Gehalt der Zytokine IL-18, TNFα und INFγ bestimmt wurde. In allen Proben wurde IL-18- und TNFα-mRNA nachgewiesen. Beobachtete Unterschiede im mRNA-Gehalt korrelierten jedoch nicht mit der vorherigen Behandlung mit einem bestimmten Präparat. INFγ-mRNA wurde in einigen, aber nicht in allen Proben detektiert. Ein Muster bezüglich der Behandlungsgruppe oder des Studientages war hier ebenfalls nicht erkennbar. Serumproben wurden in wöchentlichen Abständen vom Tag der Infektion bis zur Regression der Papillome sowie am letzten Studientag (Tag 147 post infectionem) entnommen. Diese wurden mittels eines dafür entwickelten COPV Capture ELISAs auf IgG-Antikörper gegen das Hauptstrukturprotein L1 von COPV untersucht. Die hierbei ermittelten Titer derjenigen Hunde, die mit Baypamune behandelt wurden, stiegen deutlich früher an als die der Plazebo-Gruppe. Am Ende der Studie waren jedoch die Titer in beiden Behandlungsgruppen ähnlich hoch. Einundzwanzig Wochen nach experimenteller Infektion wurden allen Hunden an zwei Stellen der Maulschleimhaut Bioptate entnommen: Ein Bioptat stammte aus einem Bereich, an dem sich zuvor ein Papillom befunden hatte, das andere von einer nicht-infizierten Stelle. Mittels PCR wurden die Proben auf das Vorhandensein persistierender COPV-DNA untersucht. Alle Proben, die von nicht-infizierten Stellen stammten, waren negativ. In den Bioptaten, die aus dem Bereich eines zurückgebildeten Papilloms entnommen worden waren, konnte abhängig vom verwendeten PCR-Protokoll in drei beziehungsweise vier von insgesamt sechs Hunden der Plazebo-Gruppe COPV-DNA nachgewiesen werden. In keinem Hund der Baypamune-Gruppe wurde COPV-DNA detektiert. Aus den hier vorgestellten Daten kann geschlossen werden, dass die wiederholte therapeutische Behandlung mit Baypamune zu einem schnelleren Anstieg der humoralen Immunantwort gegen das Hauptstrukturprotein L1 von COPV führt. Zudem konnte gezeigt werden, dass Baypamune das Immunsystem bei der Beseitigung persistierender Papillomvirus-DNA unterstützen kann. Sollten weitere Versuche mit COPV und anderen Papillomviren diesen Effekt bestätigen, könnte die Anwendung von Baypamune bei rezidivierenden, persistierenden oder progressiv verlaufenden Papillomvirus-induzierten Erkrankungen bei Mensch und Tier sinnvoll sein.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2015. / ENGLISH ABSTRACT: Recent studies have shown that considering proof test data in a Reliability Based Design Optimization (RBDO) environment can result in design improvement. Proof testing involves the physical testing of each and every component before it enters into service. Considering the proof test data as part of the RBDO process allows for improvement of the original design, such as weight savings, while preserving high reliability levels. Composite Over-Wrapped Pressure Vessels (COPV) is used as an example application of achieving weight savings while maintaining high reliability levels. COPVs are light structures used to store pressurized fluids in space shuttles, the international space station and other applications where they are maintained at high pressure for extended periods of time. Given that each and every COPV used in spacecraft is proof tested before entering service and any weight savings on a spacecraft results in significant cost savings, this thesis put forward an application of RBDO that accounts for proof test data in the design of a COPV. The method developed in this thesis shows that, while maintaining high levels of reliability, significant weight savings can be achieved by including proof test data in the design process. Also, the method enables a designer to have control over the magnitude of the proof test, making it possible to also design the proof test itself depending on the desired level of reliability for passing the proof test. The implementation of the method is discussed in detail. The evaluation of the reliability was based on the First Order Reliability Method (FORM) supported by Monte Carlo Simulation. Also, the method is implemented in a versatile way that allows the use of analytical as well as numerical (in the form of finite element) models. Results show that additional weight savings can be achieved by the inclusion of proof test data in the design process. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Onlangse studies het getoon dat die gebruik van ontwerp spesifieke proeftoets data in betroubaarheids gebaseerde optimering (BGO) kan lei tot 'n verbeterde ontwerp. BGO behels vele aspekte in die ontwerpsgebied. Die toevoeging van proeftoets data in ontwerpsoptimering bring te weë; die toetsing van 'n ontwerp en onderdele voor gebruik, die aangepaste en verbeterde ontwerp en gewig-besparing met handhawing van hoë betroubaarsheidsvlakke. 'n Praktiese toepassing van die BGO tegniek behels die ontwerp van drukvatte met saamgestelde materiaal bewapening. Die drukvatontwerp is 'n ligte struktuur wat gebruik word in die berging van hoë druk vloeistowwe in bv. in ruimtetuie, in die internasionale ruimtestasie en in ander toepassings waar hoë druk oor 'n tydperk verlang word. Elke drukvat met saamgestelde materiaal bewapening wat in ruimtevaartstelsels gebruik word, word geproeftoets voor gebruik. In ruimte stelselontwerp lei massa besparing tot 'n toename in loonvrag. Die tesis beskryf 'n optimeringsmetode soos ontwikkel en gebaseer op 'n BGO tegniek. Die metode word toegepas in die ontwerp van drukvatte met saamgestelde materiaal bewapening. Die resultate toon dat die gebruik van proeftoets data in massa besparing optimering onderhewig soos aan hoë betroubaarheidsvlakke moontlik is. Verdermeer, die metode laat ook ontwerpers toe om die proeftoetsvlak aan te pas om sodoende by ander betroubaarheidsvlakke te toets. In die tesis word die ontwikkeling en gebruik van die optimeringsmetode uiteengelê. Die evaluering van betroubaarheidsvlakke is gebaseer op 'n eerste orde betroubaarheids-tegniek wat geverifieer word met talle Monte Carlo simulasie resultate. Die metode is ook so geskep dat beide analitiese sowel as eindige element modelle gebruik kan word. Ten slotte, word 'n toepassing getoon waar resultate wys dat die gebruik van die optimeringsmetode met die insluiting van proeftoets data wel massa besparing kan oplewer.

Canine Oral Papillomavirus (COPV) induces warts on the oral mucosa in domestic dogs and other canids. The canine oral papillomatosis (COP) is a well established animal model of mucosal papillomatosis. While the regression of a current infection is mediated by cellular immunity, humoral immunity does prevent reinfection. Question of the present study was, if unspecific stimulation of the immune system with the inducer of paramunity Baypamune® during the period of growth would have an influence on the course of canine oral papillomatosis. Clinical criteria for this purpose were period of growth, period of regression and the size and morphology of Papillomas at the end of growth. Additionally ALAT and ASAT were quantified in order to rule out deterioration of liver cells. PCV and leucocytes where monitored and a differentiation was performed. In a second part of the study, L1-antibodies and IFNg, TNF-a as well as IL-18 were determined by the Institute of Virology of the Faculty of Veterinary Medicine of the University of Leipzig. At the end of the study, biopsies of mucosa were taken for detection of viral genome. In a pre-study, three Labrador Retrievers at 14 weeks of age were challenged with 15 μl of virus suspension (40 μg of COPV-L1 Protein/ml) per site by scarification of oral mucosa. Papillomas developed at all challenged sites. These were removed during the period of growth and handed over to the Institute of Virology of the Faculty of Summary 70 Veterinary Medicine of the University of Leipzig for preparation of the suspension used in the main study. In the main study, 13 Labrador Retrievers at 14 weeks of age were challenged with 10 μl of virus suspension (40 μg of COPV-L1 Protein/ml) per site by scarification of three areas of the left oral mucosa. All animals developed at least at one site warts, totally 88 % of the challenged sites showed papillomas. 44 Days after infection, 12 dogs were divided into two groups which did not differ in time of incubation and size of the papillomas. Over a period of four weeks, one group received a total of five dosis of Baypamune®, the other group five dosis of placebo. There was no statistically significant difference between the groups regarding the period of growth, period of regression, size and morphology of the papillomas. The administration of Baypamune® during the period of growth had no effect on the clinical course of COP in this trial. However, time of application of the substances should be considered critically, since papillomas of five animals had been in regression before the first application of Baypamune® and placebo had taken place. No deterioration of liver cells could be ascertained. There was no difference between the groups regarding packed cell volume, white blood count and differentiation throughout the study. Parameters of unspecific immunity determined by the Institute of Virology, IFN-γ, TNF-a und IL-18, delivered no evaluable results. However, four animals of the placebogroup showed Papilloma-DNA in the Biopsies taken, but none of the animals, that received Baypamune®, being this a possible indicator for stimulation of cellular immunity. Anti-L1-Antibodies rose earlier in the Baypamune®group than in the placebogroup. In conclusion therapeutic efficacy of Baypamune® in dogs with present COP could not be shown in this trial, making future investigation necessary.

Canine Oral Papillomavirus (COPV) induces warts on the oral mucosa in domestic dogs and other canids. The canine oral papillomatosis (COP) is a well established animal model of mucosal papillomatosis. While the regression of a current infection is mediated by cellular immunity, humoral immunity does prevent reinfection. Question of the present study was, if unspecific stimulation of the immune system with the inducer of paramunity Baypamune® during the period of growth would have an influence on the course of canine oral papillomatosis. Clinical criteria for this purpose were period of growth, period of regression and the size and morphology of Papillomas at the end of growth. Additionally ALAT and ASAT were quantified in order to rule out deterioration of liver cells. PCV and leucocytes where monitored and a differentiation was performed. In a second part of the study, L1-antibodies and IFNg, TNF-a as well as IL-18 were determined by the Institute of Virology of the Faculty of Veterinary Medicine of the University of Leipzig. At the end of the study, biopsies of mucosa were taken for detection of viral genome. In a pre-study, three Labrador Retrievers at 14 weeks of age were challenged with 15 μl of virus suspension (40 μg of COPV-L1 Protein/ml) per site by scarification of oral mucosa. Papillomas developed at all challenged sites. These were removed during the period of growth and handed over to the Institute of Virology of the Faculty of Summary 70 Veterinary Medicine of the University of Leipzig for preparation of the suspension used in the main study. In the main study, 13 Labrador Retrievers at 14 weeks of age were challenged with 10 μl of virus suspension (40 μg of COPV-L1 Protein/ml) per site by scarification of three areas of the left oral mucosa. All animals developed at least at one site warts, totally 88 % of the challenged sites showed papillomas. 44 Days after infection, 12 dogs were divided into two groups which did not differ in time of incubation and size of the papillomas. Over a period of four weeks, one group received a total of five dosis of Baypamune®, the other group five dosis of placebo. There was no statistically significant difference between the groups regarding the period of growth, period of regression, size and morphology of the papillomas. The administration of Baypamune® during the period of growth had no effect on the clinical course of COP in this trial. However, time of application of the substances should be considered critically, since papillomas of five animals had been in regression before the first application of Baypamune® and placebo had taken place. No deterioration of liver cells could be ascertained. There was no difference between the groups regarding packed cell volume, white blood count and differentiation throughout the study. Parameters of unspecific immunity determined by the Institute of Virology, IFN-γ, TNF-a und IL-18, delivered no evaluable results. However, four animals of the placebogroup showed Papilloma-DNA in the Biopsies taken, but none of the animals, that received Baypamune®, being this a possible indicator for stimulation of cellular immunity. Anti-L1-Antibodies rose earlier in the Baypamune®group than in the placebogroup. In conclusion therapeutic efficacy of Baypamune® in dogs with present COP could not be shown in this trial, making future investigation necessary.

Das canine orale Papillomvirus (COPV) infiziert hauptsächlich junge Hunde. Tiere, die an caniner oraler Papillomatose erkranken, weisen blumenkohl-ähnliche Papillome im Bereich der Maulhöhle auf, die sich in der Mehrzahl der Fälle nach vier bis acht Wochen spontan zurückbilden. In dieser Studie wurde der Einfluss von Baypamune auf den Erkrankungsverlauf, die Immunantwort und die Persistenz des viralen Genoms nach experimenteller COPV-Infektion untersucht. Baypamune ist ein Immunmodulator, der das Immunsystem antigen-unspezifisch stimuliert; sein genauer Wirkmechanismus ist noch nicht geklärt. Zwölf Labrador-Retriever im Alter von ca. 15 Wochen wurden mit COPV experimentell im Bereich der Maulschleimhaut infiziert. Nach der Entwicklung der ersten Papillome wurde allen Hunden sechsmal Baypamune oder ein Plazebopräparat subkutan injiziert. Bei allen Hunden bildeten sich die Papillome im Verlauf von mehreren Wochen zurück, klinisch konnten keine signifikanten Unterschiede zwischen der Baypamune- und der Plazebo-Gruppe festgestellt werden (Klinik für Kleintiere, Universität Leipzig). Vor der experimentellen Infektion und 24 Stunden nach Plazebo- bzw. Baypamune-Gabe wurden Blutproben entnommen, in denen mittels quantitativer real-time RT-PCR der mRNA-Gehalt der Zytokine IL-18, TNFα und INFγ bestimmt wurde. In allen Proben wurde IL-18- und TNFα-mRNA nachgewiesen. Beobachtete Unterschiede im mRNA-Gehalt korrelierten jedoch nicht mit der vorherigen Behandlung mit einem bestimmten Präparat. INFγ-mRNA wurde in einigen, aber nicht in allen Proben detektiert. Ein Muster bezüglich der Behandlungsgruppe oder des Studientages war hier ebenfalls nicht erkennbar. Serumproben wurden in wöchentlichen Abständen vom Tag der Infektion bis zur Regression der Papillome sowie am letzten Studientag (Tag 147 post infectionem) entnommen. Diese wurden mittels eines dafür entwickelten COPV Capture ELISAs auf IgG-Antikörper gegen das Hauptstrukturprotein L1 von COPV untersucht. Die hierbei ermittelten Titer derjenigen Hunde, die mit Baypamune behandelt wurden, stiegen deutlich früher an als die der Plazebo-Gruppe. Am Ende der Studie waren jedoch die Titer in beiden Behandlungsgruppen ähnlich hoch. Einundzwanzig Wochen nach experimenteller Infektion wurden allen Hunden an zwei Stellen der Maulschleimhaut Bioptate entnommen: Ein Bioptat stammte aus einem Bereich, an dem sich zuvor ein Papillom befunden hatte, das andere von einer nicht-infizierten Stelle. Mittels PCR wurden die Proben auf das Vorhandensein persistierender COPV-DNA untersucht. Alle Proben, die von nicht-infizierten Stellen stammten, waren negativ. In den Bioptaten, die aus dem Bereich eines zurückgebildeten Papilloms entnommen worden waren, konnte abhängig vom verwendeten PCR-Protokoll in drei beziehungsweise vier von insgesamt sechs Hunden der Plazebo-Gruppe COPV-DNA nachgewiesen werden. In keinem Hund der Baypamune-Gruppe wurde COPV-DNA detektiert. Aus den hier vorgestellten Daten kann geschlossen werden, dass die wiederholte therapeutische Behandlung mit Baypamune zu einem schnelleren Anstieg der humoralen Immunantwort gegen das Hauptstrukturprotein L1 von COPV führt. Zudem konnte gezeigt werden, dass Baypamune das Immunsystem bei der Beseitigung persistierender Papillomvirus-DNA unterstützen kann. Sollten weitere Versuche mit COPV und anderen Papillomviren diesen Effekt bestätigen, könnte die Anwendung von Baypamune bei rezidivierenden, persistierenden oder progressiv verlaufenden Papillomvirus-induzierten Erkrankungen bei Mensch und Tier sinnvoll sein.

The objective of this research was to develop a test methodology for the evaluation of materials for possible use in cryogenic composite overwrapped pressure vessels (COPVs). This paper investigates various micromechanical and macromechanical techniques to test the interaction between fibers and resins. Uniaxial tension testing was performed at ambient and cryogenic temperatures on neat resin samples, straight-sided composite specimens, and NOL ring specimens. COPVs were constructed and burst tested to provide a performance comparison. Results show resins suitable for use at cryogenic conditions display a LN2 temperature elongation to failure greater than 2% and an ambient temperature elastic modulus less than 35 MPa. NOL rings were determined to be the preferred composite test method rather than straight-sided specimens. Mechanical performance of the NOL rings compares well with actual COPV performance.

There is a need in exploring structural health monitoring technologies for the composite structures particularly aged Composite Overwrapped Pressure Vessels (COPVs) for the current and future implementation of COPVs for space missions. In this study, the research was conducted in collaboration with NASA Kennedy Space Center and also NASA Marshall Space and Flight Center engineers. COPVs have been used to store inert gases like helium (for propulsion) and nitrogen (for life support) under varying degrees of pressure onboard the orbiter since the beginning of the Space Shuttle Program. After the Columbia accident, the COPVs were re-examined and different studies (e.g. Laser profilometry inspection, NDE utilizing Raman Spectroscopy) have been conducted and can be found in the literature. To explore some of the unique in-house developed hardware and algorithms for monitoring COPVs, this project is carried out with the following general objectives: 1) Investigate the obtaining indices/features related to the performance and/or condition of pressure vessels 2) Explore different sensing technologies and Structural Health Monitoring (SHM) systems 3) Explore different types of data analysis methodologies to detect damage with particular emphasis on statistical analysis, cross-correlation analysis and Auto Regressive model with eXogeneous input (ARX) models 4) Compare differences in various types of pressure vessels First an introduction to theoretical pressure vessels, which are used to compare to actual test specimens, is presented. Next, a background review of the test specimens including their applications and importance is discussed. Subsequently, a review of related SHM applications to this study is presented. The theoretical background of the data analysis methodologies used to detect damage in this study are provided and these methodologies are applied in the laboratory using Composite Overwrapped Pressure Vessels (COPVs) to determine the effectiveness of these techniques. Next another study on the Air Force Research Laboratory (AFRL) Tank that is carried out in collaboration with NASA KSC and NASA MSFC is presented with preliminary results. Finally the results and interpretations of both studies are summarized and discussed.