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<p>The comprehensive analysis of intact lipids (called lipidomics) can provide information about the presence of microbial communities in an ecosystem and assist in understanding the biogeochemistry in that system. In previous work we had developed a method to determine the profiles of eight phospholipid classes in a soil microorganism by direct-infusion electrospray mass spectroscopy using tandem mass spectrometry. The work done in this study encompasses first the optimization of previous methodology for use with water and sediment samples containing low concentration of phospholipids and large amounts of organic contaminants and secondly the application of this method to the analysis of phospholipids within composite tailings and recycled process water using a triple quadrupole mass spectrometer to determine the intact lipids in the bacterial community. The results are presented illustrating the phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethanolamine (PE) lipids present in composite tailing samples and recycled process water. This thesis begins with the optimization of a direct infusion mass spectrometry method, which allowed the analysis of intact phospholipids within both water and sediment samples. This method allows for high through-put analysis using both the separation afforded by neutral loss and precursor ion scanning modes and a database containing all possible adduct masses to identify and quantify unknown phospholipids. This method was then applied to water and sediment samples obtained from the Syncrude Sandhill Fen composite tailings site. This analysis discovered multiple differences within the water samples attributed to changes both in well temperature and the ongoing reclamation projects resulting in the change in phospholipid profiles. This thesis also outlines the shortcomings of the direct infusion lipidomics method when used for the analysis of complex samples such as composite tailings sediment samples. In summary, this thesis has demonstrated that direct infusion lipidomics can be successfully applied to the analysis of water samples and yield statistically significant differences within the microbial lipidome.</p> / Master of Science (MSc)

Bakgrund: Normaltryckshydrocefalus (NPH) är ett neurologiskt tillstånd som innefattar psykiska funktionsnedsättningar, demenssymtom, inkontinens samt problem med gång. Behandlingen för detta är via shuntoperation. Gångförmågan undersöks via gångtester innan och efter ett tapptest, som sedan ligger till grund för att diagnos ska kunna ställas.   Syfte: Syftet med arbetet var att undersöka gångförmågan hos patienter med NPH genom att jämföra gångtesters resultat mätt i sekunder innan tapptest och shuntoperation med resultat efter shuntoperation, samt jämföra skillnader mellan män och kvinnor.    Metod: För studien valdes en kvantitativ metod med en deskriptiv komparativ design. Data som bearbetats i den aktuella studien kommer från ett pågående forskningsprojekt på ett universitetssjukhus där det samlats in resultat av tre gångtester innan shuntoperation och tre månader efter. Totalt var det 161 patienter med NPH i forskningsstudien varav 129 inkluderades i den aktuella studien. Av dessa var 65 stycken män och 64 stycken kvinnor. Gångtesterna som jämförs är Timed up and go (TUG), 10 meter walk test (10 MWT) och 3 meter backwards walk (3 MBW).   Resultat: Resultatet visade på en signifikant förbättring i alla gångtester tre månader efter shuntoperation jämfört med innan operation, samt att det inte förelåg någon signifikant skillnad mellan män och kvinnor. TUG förbättrades med 5 sekunder, 10 MWT förbättrades med 4 sekunder samt att 3 MBW förbättrades med 4 sekunder.   Konklusion: Resultaten visar på att det sker en signifikant förbättring i gångtester för patienter med NPH som genomgått en shuntoperation. Vidare forskning krävs för att säkerställa att gångtesterna är relevanta för personer med NPH, samt för att uppnå ett standardiserat testbatteri som går att applicera över hela populationen. / Background: Normal pressure hydrocephalus (NPH) is a neurological condition that causes cognitive symptoms, dementia, incontinence and difficulties with walking. The treatment for this is shunt surgery. The ability to walk is examined with walking tests before and after a tap test, which then forms the basis for a diagnosis.   Purpose: The purpose of the study was to examine patients with NPH ability to walk through comparison of the results of walking tests measured in seconds before lumbar puncture test and shunt surgery with the results three months after shunt surgery, as well as comparing differences between men and women.   Method: A quantitative method with a descriptive and comparative design was chosen for this study. Data in the current study comes from an ongoing research project at a university hospital that has c ollected data of results of three walking tests before and three months after shunt surgery. In total data from 161 patients with NPH was collected of which 129 patients was included in the current study. Of these were 65 men and 64 women. The walking tests compared are Timed up and go (TUG), 10 meter walk test (10MWT) and 3 meter backwards walk (3MBW)  Results: The results showed a significant improvement in all walking tests before compared to three months after shunt surgery and that there was no significant difference between men and women. The results of TUG improved by 5 seconds, 10MWT by 4 seconds and 3MBW by 4 seconds.  Conclusion: The results show that there is a significant improvement in walking tests for patients with NPH who have undergone shunt surgery. Further research is required to ensure that the walking tests are relevant for people with NPH, as well as to achieve a standardized test battery that can be applied to the entire population.

The hydraulic resistance characterization manuscript chronicles the early development of the hollow-core fiberoptic microneedle device (FMD). The study determined that for straight tubing with an inner bore of 150 ?m and a length greater than 50 mm long, Poiseuille's Law was shown to be accurate within 12% of experimental data for the pressure range of 69-517 kPa. Comparison between different needle design geometries indicated that tip diameters <55 ?m cause a significant increase in hydraulic resistance. Tubing length should be kept to a minimum and tip diameter should be kept above this threshold to reduce overall hydraulic resistance. The bladder treatment study describes the fabrication and testing of the FMD for treatment of invasive urothelial cell carcinomas (UCCs). Experiments investigating the fluid dispersal of single-walled carbon nanohorns (SWNHs) in the wall of inflated, healthy ex vivo bladders demonstrated that perfusion of 2 cm° on the bladder wall's surface can be achieved with a 5 minute infusion at 50 ?L/min. Irradiation of the SWNH perfused bladder wall tissue with a free space, 1064 nm laser at an irradiance of 0.95 W/cm° for 40 seconds yielded a 480% temperature increase relative to similar irradiation of a non-infused control. Co-delivery experiments demonstrated both SWNH and light delivery though a single hollow-core fiber to heat the bladder wall 33 °C with an irradiance of 400 W/cm°, demonstrating that the FMD can be used to achieve hyperthermia-based therapeutic effects via interstitial irradiation. / Master of Science

No / Background Effective and tolerable chemotherapy with gemcitabine and cisplatin for advanced biliary tract cancer (BTC) has been established recently. However, overall prognosis is still poor, and additional therapeutic approaches are needed for patients with locally advanced, irresectable and/or pretreated tumors. Hepatic arterial infusion (HAI) of chemotherapy represents a safe and well-established treatment modality, but data on its use in patients with BTC are still sparse. Methods Patients with irresectable BTC predominant to the liver were included in a prospective, open phase II study investigating HAI provided through interventionally implanted port catheters. Intraarterial chemotherapy consisted of biweekly oxaliplatin (O) 85 mg/m2 and folinic acid (F) 170 mg/m2 with 5-FU (F) 600 mg/m2. Results Between 2004 and 2010, 37 patients were enrolled. A total of 432 cycles of HAI were applied with a median of 9 (range 1–46) cycles. Objective response rate was 16 %, and tumor control was achieved in 24 of 37 (65 %) patients. Median progression-free survival was 6.5 months (range 0.5–26.0; 95 % CI 4.3–8.7), median overall survival was 13.5 (range 0.9–50.7; 95 % CI 11.1–15.9) months. The most frequent adverse event was sensory neuropathy grade 1/2 in 10/14 patients. Conclusions Using a minimal invasive technique, repetitive HAI with OFF is feasible and results in clinically relevant tumor control with low toxicity in patients with liver predominant advanced BTC.

The purpose of the proposed research is to evaluate the mechanical response of stitched T-joints under tension, bending, and combined tensile-flexure loading. The use of fiber-reinforced polymer matrix composites has increased in primary load-bearing structures due to their many attributes, such as their high strength and stiffness-to-weight ratio, and tailorability. Composite T-joints are often used in aerospace, marine, and wind turbine structures to provide load connectivity between orthogonal components, such as stiffeners to skins. However, one of the main drawbacks of polymer matrix composites is their low interlaminar strength, which can lead to delamination when subjected to out-of-plane loads. Techniques such as braiding, knitting, stitching, tufting, and z-pinning have been used to reinforce T-joints in the through-thickness direction. Most research has been focused on the tensile or bending behavior of T-joints, although these joints are often subjected to a combination of tensile and bending loads in service. A few experimental and analytical studies have been conducted on the mechanical response under combined tensile-flexure loading conditions, but no studies have been conducted on stitched T-joints. In this study, mechanical tests of 3D stitched and unstitched T-joints under tension, bending, and combined tensile-flexure were conducted, and the ultimate load, displacement, and absorbed energy were obtained. The average displacement at total failure under tension, bending, and combined tensile-flexure loading conditions for the stitched specimens were found to be 34%, 51%, and 24% greater, respectively, when compared to their unstitched counterparts. Similarly, the average absorbed energy for stitched specimens is 58%, 82%, and 51% greater under tension, bending, and combined tensile-flexure loading conditions. The failure surfaces of stitched and unstitched T-joints were analyzed using an optical microscope, and areas of interest, such as resin-rich regions, stitches, and different damage types, were identified. Furthermore, the skin-flange interface fracture surface of the combined loading T-joint specimens were analyzed using a scanning electron microscope. Significant differences in the fracture surface indicated varying degrees of mixed-mode loading conditions within a specimen for all specimen types. A numerical analysis of a stitched double cantilever beam specimen was conducted to evaluate smeared cohesive laws to represent stitched regions. Overall, stitching results in improved damage tolerance in T-joints subjected to various loading conditions.

Dans ce manuscrit, un modèle complet pour la simulation de l'écoulement d'un fluide thermor éactif à travers un milieu poreux fortement compressible est présenté. Ce modèle est utilisé pour l'étude des procédés d'élaboration des matériaux composites par infusion à travers leur épaisseur (Liquid Resin Infusion-LRI et Resin Film Infusion-RFI ). Dans ces procédés, le mélange entre les renforts et la résine liquide est réalisé dans la direction transverse aux plans des préformes pendant la phase de mise en forme. Les coˆuts sont ainsi réduits et les problèmes de remplissage éliminés. Ces procédés sont néanmoins peu maîtrisés et les caractéristiques de la pièce finale difficilement prévisibles (principalement les épaisseurs et les porosités). La mise au point d'un modèle numérique constituerait un bon outil pour développer et finaliser de nouvelles solutions composites. D'un point de vue physique, l'infusion de la résine à travers l'épaisseur des préformes est une conséquence de la pression appliquée sur l'empilement résine/préforme. Dans cette analyse multi-physique deux types de problèmes sont rencontrés. Tout d'abord, on connait mal les conditions de couplage entre les zones liquides, gouvernées par les équations de Stokes, et les préformes imprégnées assimilées à des milieux poreux, gouvernées par une loi de Darcy et une loi de comportement mécanique non-linéaire. Par ailleurs, les interactions entre l'écoulement de la résine et la compression des préformes ne sont pas bien maîtrisées. Le modèle développé inclut donc une condition de Beaver-Joseph- Schaffman modifiée pour le couplage entre les zones de Darcy et de Stokes. Une formulation ALE pour l'écoulement de la résine dans un milieu poreux déformable subissant de fortes déformations est utilisée et couplée à une formulation Lagrangienne Réactualisée pour la partie solide. Ces deux mécanismes physiques sont couplés à des modèles thermo-chimiques pour traiter la réticulation de la résine sous l'action du cycle de température. Dans ce travail, un certain nombre d'outils numériques et de nouvelles formulations ont été développés en vue de simuler les procédés LRI et RFI. Chaque outil est étudié et validé analytiquement ou numériquement avant d'être intégré dans les modèles LRI /RFI. Des simulations numériques d'infusion sont ensuite présentées et commentées, puis une première comparaison avec des essais expérimentaux est proposée.

La reproduction est un pilier majeur de la productivité des fermes laitières. Dans ce contexte, il est pertinent d’identifier à l’avance les animaux à risque d’avoir des performances en reproduction sous-optimales, surtout si un traitement efficace est disponible pour améliorer ces performances. Les endométrites clinique et subclinique sont des conditions définies selon leur impact sur les performances en reproduction subséquentes et donc, des outils très intéressants de surveillance de la santé utérine. Le premier objectif de cette étude était de déterminer simultanément des seuils diagnostiques pour les endométrites clinique (diagnostiquée par le Metricheck) et subclinique (diagnostiquée par la cytologie endométriale ou par l’estérase leucocytaire) selon leur impact sur les performances en reproduction à la première saillie. L’écoulement vaginal purulent a été identifié comme seuil pour l’endométrite clinique, alors que les seuils identifiés pour l’endométrite subclinique ont été un pourcentage de polymorphonucléaires de 6% à la cytologie et une « forte quantité de leucocytes » à l’estérase leucocytaire. Le second objectif de l’étude était d’évaluer l’effet d’un traitement intra-utérin de céphapirine sur les performances à la première saillie des animaux sains et atteints d’endométrite. Aucun effet du traitement n’a été observé chez les vaches saines ou atteintes d’endométrite clinique, alors qu’une tendance à l’amélioration des performances a été associée au traitement chez celles atteintes d’endométrite subclinique. L’anovulation post-partum prolongée pourrait altérer l’efficacité du traitement de céphapirine, surtout chez les vaches atteintes d’endométrite clinique. / Reproduction is a major concern in the dairy industry. In this context, it is relevant to have an early identification of cows at risk of altered subsequent reproductive performance, especially if a treatment is available and effective to improve this performance. Clinical and subclinical endometritis are defined based on their impact on reproductive performance and are interesting tools for reproductive tract health surveillance. The first objective of this research project was to determine simultaneously diagnostic criteria for clinical (diagnosed by Metricheck) and subclinical (diagnosed by endometrial cytology or leukocyte esterase testing) endometritis based on their impact on reproductive performance at first service. Clinical endometritis was defined as presence of purulent vaginal discharge whereas subclinical endometritis was defined as presence of ≥ 6% of polymorphonuclear cells using endometrial cytology or the presence of “large amount of leukocytes” using leukocyte esterase testing. The second objective of this research project was to determine the effect of an intrauterine infusion of cephapirin on the reproductive performance at first service in cows with clinical endometritis, subclinical endometritis, and in cows unaffected by endometritis. Cephapirin treatment had no effect on first service pregnancy risk in unaffected cows or in cows affected by clinical endometritis. However, there was a tendency of a positive effect of the treatment in cows affected by subclinical endometritis. Presence of prolonged postpartum anovulation in cows may reduce the efficacy of the cephapirin treatment, especially in cows affected by clinical endometritis.

Ce travail de recherche propose un modèle numérique pour simuler les procédés par infusion de résine en utilisant la méthode des éléments finis. Ce modèle permet de représenter l'écoulement d'une résine liquide dans des préformes poreuses subissant de grandes déformations. Dans cette étude, une modélisation macroscopique est utilisée. Au niveau du procédé, une zone de résine liquide est déposée sur les préformes. Ces dernières étant considérées comme un milieu poreux. Les équations de Stokes et de Darcy sont utilisées pour modéliser l'écoulement de la résine respectivement dans le drainant et dans les préformes. L'originalité du modèle réside dans le fait qu'un seul maillage est utilisé pour les deux milieux. La discrétisation est réalisée avec des éléments mixtes : dans Stokes, des éléments P1+/P1 sont utilisés et dans Darcy, des éléments P1/P1 stabilisés avec une formulation multi-échelle sont employés. Des fonctions distances signées sont utilisées pour représenter l'interface entre Stokes-Darcy et pour représenter le front de résine. Concernant la déformation des préformes, une formulation Lagrangienne réactualisée est utilisée. Dans cette formulation Lagrangienne, le comportement des préformes humides est représenté à l'aide du modèle de Terzaghi dans lequel les préformes sèches ont un comportement élastique non-linéaire. La perméabilité est reliée à la porosité via la relation de Carman-Kozeny. Celle-ci est déterminée à partir de l'équation de conservation de la masse. Ce modèle a été implémenté dans ZéBuLoN. Plusieurs simulations numériques d'infusion de résine sont présentées à la fin de ce manuscrit. / This work proposes a numerical model to simulate the manufacturing processes by resin infusion using the finite element method. This model allows to represent the resin flow into porous preforms, which are themselves subject to large deformations. In this study, a macroscopic description is used. The preforms are considered as a porous medium. The Stokes and the Darcy equations are used respectively to describe the resin flow into the liquid zone and into the preforms.The originality of the model consists in using one single unstructured mesh. The discretization is ensured by using a mixed velocity-pressure formulation. Indeed, a P1/P1 formulation is employed throughout the entire discretized domain, stabilized in the Darcy region with a multi-scale formulation and in the Stokes subdomain with a hierarchical-based bubble, i.e. a P1+/P1 finite element. Signed distance functions are used both to represent the Stokes-Darcy interface and to capture the moving flow front. Concerning the deformations of the preforms, an updated Lagrangian scheme is used. In the Lagrangian formulation, the behavior of the wet preforms is represented by using the Terzaghi model in which the dry preforms have a non-linear elastic behavior. The permeability depends on the porosity through the Carman-Kozeny relationship. This model has been implemented in Zset. Several numerical simulations of manufacturing processes by resin infusion are presented at the end of this manuscript.

La reproduction est un pilier majeur de la productivité des fermes laitières. Dans ce contexte, il est pertinent d’identifier à l’avance les animaux à risque d’avoir des performances en reproduction sous-optimales, surtout si un traitement efficace est disponible pour améliorer ces performances. Les endométrites clinique et subclinique sont des conditions définies selon leur impact sur les performances en reproduction subséquentes et donc, des outils très intéressants de surveillance de la santé utérine. Le premier objectif de cette étude était de déterminer simultanément des seuils diagnostiques pour les endométrites clinique (diagnostiquée par le Metricheck) et subclinique (diagnostiquée par la cytologie endométriale ou par l’estérase leucocytaire) selon leur impact sur les performances en reproduction à la première saillie. L’écoulement vaginal purulent a été identifié comme seuil pour l’endométrite clinique, alors que les seuils identifiés pour l’endométrite subclinique ont été un pourcentage de polymorphonucléaires de 6% à la cytologie et une « forte quantité de leucocytes » à l’estérase leucocytaire. Le second objectif de l’étude était d’évaluer l’effet d’un traitement intra-utérin de céphapirine sur les performances à la première saillie des animaux sains et atteints d’endométrite. Aucun effet du traitement n’a été observé chez les vaches saines ou atteintes d’endométrite clinique, alors qu’une tendance à l’amélioration des performances a été associée au traitement chez celles atteintes d’endométrite subclinique. L’anovulation post-partum prolongée pourrait altérer l’efficacité du traitement de céphapirine, surtout chez les vaches atteintes d’endométrite clinique. / Reproduction is a major concern in the dairy industry. In this context, it is relevant to have an early identification of cows at risk of altered subsequent reproductive performance, especially if a treatment is available and effective to improve this performance. Clinical and subclinical endometritis are defined based on their impact on reproductive performance and are interesting tools for reproductive tract health surveillance. The first objective of this research project was to determine simultaneously diagnostic criteria for clinical (diagnosed by Metricheck) and subclinical (diagnosed by endometrial cytology or leukocyte esterase testing) endometritis based on their impact on reproductive performance at first service. Clinical endometritis was defined as presence of purulent vaginal discharge whereas subclinical endometritis was defined as presence of ≥ 6% of polymorphonuclear cells using endometrial cytology or the presence of “large amount of leukocytes” using leukocyte esterase testing. The second objective of this research project was to determine the effect of an intrauterine infusion of cephapirin on the reproductive performance at first service in cows with clinical endometritis, subclinical endometritis, and in cows unaffected by endometritis. Cephapirin treatment had no effect on first service pregnancy risk in unaffected cows or in cows affected by clinical endometritis. However, there was a tendency of a positive effect of the treatment in cows affected by subclinical endometritis. Presence of prolonged postpartum anovulation in cows may reduce the efficacy of the cephapirin treatment, especially in cows affected by clinical endometritis.