Sanailua, kynäilyä, intoilua ja epäilyä : Oppilaiden kirjoitustaito ja sen arvioiminen alkuopetuksessa

Objectives. In primary education the pupils form a basis for their writing skills. By assessing pupils writing skills the teacher gathers information about the development of their skills and notices possible learning disabilities. The assessment of writing skills requires both knowledge of different evaluation methods and the phonological system in Finnish language. The purpose of this study is to analyze the pupils writing skills and different assessment methods that help the teacher in writing evaluation. The pupils writing skills are viewed from spelling, composing and writing motivation s point of view. Methods. The research material consists of dictation exercises, written stories and writing motivation self-assessments of 19 pupils. Dictation exercises measured the spelling skills of pupils and they were written in the spring of the first grade and the autumn of the second grade. Dictation exercises were analyzed with two different methods: mistake analysis and word-structure analysis. Information of pupils spelling skills development was gathered by comparing their performance in autumn s dictation exercise to spring s dictation. Composing skills were measured with stories that the pupils wrote. Both the stories and the writing motivation s self-assessment were made in the autumn of the second grade. Composing skills were analyzed according to assessment criteria formed for this study. Results. The spelling skill of most of the pupils had developed from the first grade s spring to the second grade s autumn. The spelling skills of half of the pupils (N=9) had improved significantly. The composing skills of the pupils varied largely. Strongest part of the pupils composing skill was following instructions and the weakest part was the use of versatile vocabulary and clause structures. The girls outdid the boys in all segments of their composing skills. For most pupils their spelling skill reflected their composing skill: good spellers were also good story writers. The relation between writing motivation and general writing skill was not this simple: some pupils (N=5) writing motivation was much higher than what would have been expected based on their writing skills.

Koneellisen annosjakelupalvelun aloittaminen - lääkehoidon tarkistus ja sen vaikutus potilaan lääkehoitoon

Farmaseuttisilla palveluilla tarkoitetaan apteekkien palveluita, joissa hyödynnetään apteekin farmaseuttisen henkilökunnan tietoja ja taitoja. Farmaseuttiset palvelut voidaan jakaa farmaseuttisiin perus- ja erityispalveluihin. Farmaseuttiset peruspalvelut kattavat apteekkien lakisääteiset tehtävät, kun taas farmaseuttisilla erityispalveluilla pyritään ottamaan aktiivisempi rooli asiakkaan terveyden edistämisessä. Koneellinen annosjakelupalvelu on farmaseuttinen erityispalvelu. Koneellisessa annosjakelupalvelussa lääkkeet jaetaan kerta-annospusseihin annostusajankohdan mukaan. Kun uusi asiakas aloittaa koneellinen annosjakelupalvelun, tarkistetaan asiakkaan lääkitys yhteensopimattomien ja turhien lääkkeiden osalta. Palvelun aloitushetkellä huomioidaan myös lääkevalmisteiden sopivuus koneelliseen annosjakeluun sekä tarkistetaan valmisteiden annosteluajankohdat. Koneellisessa annosjakelupalvelussa asiakkaan lääkehoidosta muodostetaan lääkityskortti, josta kokonaislääkehoito on helppo tarkistaa. Erikoistyön tavoitteena oli selvittää millainen lääkehoidon arviointi tai tarkistus koneellisen annosjakelupalvelun aloittamisen yhteydessä tehdään ja miten palvelun aloittavien asiakkaiden kokonaislääkehoitotieto saadaan selvitettyä. Lisäksi selvitettiin millaisia muutoksia lääkehoitoihin tehdään palvelun aloittamisen yhteydessä, mitkä ovat muutosten syyt sekä millainen on asiakkaan kokonaislääkehoito. Kyselylomake lähetettiin kaikkiin apteekkeihin, jotka tilasivat koneellista annosjakelua sopimusvalmistuksena Espoonlahden apteekilta syyskuussa 2010. Tutkimus suoritettiin semistrukturoidulla kirjallisella kyselyllä, joka sisälsi sekä avoimia kysymyksiä että monivalintakysymyksiä. Kyselyyn saatiin 147 vastausta ja vastausprosentiksi muodostui 45. Vastauksia kyselyyn saatiin koko Mannersuomen alueelta ja kaikkien kokoluokkien apteekeilta. Koneellisen annosjakelupalvelun aloittavat henkilöt ovat pääasiassa iäkkäitä, jotka ovat kotihoidon piirissä, asuvat hoitokodissa tai palveluasumisen yksikössä. Asiakkaiden lääkitystietojen keräämisessä hyödynnetään lääkityskorttia, mutta lääkityskortin tietoja päivitetään myös muista lähteistä. Asiakkaiden lääkityksille tehdään useimmiten lääkehoidon tarkistus moniammatillisena yhteistyönä. Lääkehoidolle tehdyt muutokset johtuvat pääasiassa lääkevaihdosta, annosjakelukoneen lääkevalikoimasta tai puolittamisen välttämisestä. Lääkehoidoissa on vain vähän yhteisvaikutuksia, jotka johtavat lääkevalmisteen käytön lopettamiseen. Lääkehoidon tarkistuksella ei ollut suurta vaikutusta asiakkaiden käyttämien lääkevalmisteiden määrään. Palvelun aloittamisen jälkeen asiakkaalla on käytössään keskimäärin 11 lääkevalmistetta, joista seitsemää jaellaan koneellisesti. Lääkeaineryhmistä eniten käytettyjä ovat hermostoon vaikuttavat sekä sydän- ja verisuonisairauksien lääkkeet, joita kumpaakin on käytössä keskimäärin kolme jokaisella uudella koneellisen annosjakelupalvelun asiakkaalla sekä palvelun aloittamista ennen että sen jälkeen.

Maatilatalous ja sen vaikutus vesistöjen kuormittajana Lounais-Suomessa

Agricultute as a contributor to water pollution in Southwestern Finland.

Muiden sota - Sisällissota, sen tapahtumat ja tulkinnat Lammilla

Tämä työ käsittelee hämäläistä Lammin pitäjää ja seurakuntaa vuoden 1918 sisällissodassa. Se kuvaa arkistolähteiden avulla sisällissodan tapahtumia ja niiden tulkintaa Lammilla. Tutkimus katsoo punaiselle puolelle jääneen maalaispitäjän ja -seurakunnan näkökulmasta, miksi sisällissota syttyi, mitä sen aikana tapahtui, miten se vaikutti ja miten sisällissotaa kuvataan muisteluissa. Tämä tieto linkitetään yleiseen historialliseen ja osin myös folkloristiseen tietoon sisällissodasta. Keskeiseksi teemaksi nousee paikallisyhteisön jatkuvuus ja lammilaisten tulkinta muiden aiheuttamasta sodasta. Sisällissodan sytyttyä Lammi jäi rintaman punaiselle puolelle, kun punaiset joukot etenivät Lammin läpi kohti pohjoista. Lammin suojeluskunnan onnistui riisua paikalliset punaiset aseista sodan aluksi, ja näin Lammi jäi valkoisten haltuun. Kuitenkin pian muualta tulleet punaiset marssivat pitäjään. Punaisen vallan aika Lammilla oli varsin maltillinen ja välikohtauksia oli vähän. Lammin tilanne eli pitkälti rintamatapahtumien mukaan. Huhtikuussa saksalaiset valloittivat pitäjän taistelun jälkeen. Punaisten vetäytymisvaiheessa Lammilla tapahtui joitakin murhia ja väkivaltaisuuksia. Saksalaiset polttivat Lammin kirkon tuhotessaan punaisten asevarastoja. Valkoisten tultua alkoivat teloitukset, joissa surmattiin toistakymmentä punaista. Moni lammilainen punainen teloitettiin muualla. Sota näyttäytyi lammilaisille ulkopuolisten aiheuttamana sotana, koska oman paikkakunnan sisäiset tapahtumat eivät yksinään johtaneet vallankumoukseen, vaan siihen tarvittiin ulkopuolisten apua. Keskeisiin sotatapahtumiin liittyivät aina ulkopuoliset. Ulkopuolisuuden korostaminen näkyy myös sodan tulkinnoissa. Esimerkiksi teloittajat tulkittiin usein jälkikäteen ulkopuolisiksi, ja näin paha ulkoistettiin oman pitäjän yhtenäisyyden nimissä. Myös saksalaisten toimet loivat vaikutelman, että paha tuli pitäjän ulkopuolelta. Lammi säilytti yhteisöllisen jatkuvuutensa sisällissodan aikana, sillä koulut ja rippikoulu pysyivät toiminnassa sekä kirkollisia toimituksia järjestettiin normaalisti. Jumalanpalveluksia ei voitu järjestää kirkon ollessa punaisten asevarastona. Seurakunnan pappi sai muutamaa häirintätapausta lukuun ottamatta työskennellä rauhassa. Myös kunnallishallinnossa jatkoivat vanhat valkoiset kunnallismiehet. Tutkimus osoittaa, ettei sisällissota aiheuttanut Lammille syvää murrosta, vaan pitäjä palasi jatkuvuuteen sodan jälkeen varsin nopeasti. Sota oli vain murtuma jatkuvuudessa, ja sen konkreettiset jäljet, kuten kirkko, korjattiin pian. Silti vielä tänäkin päivänä sisällissota näkyy lammilaisessa maisemassa muistomerkkeinä ja joukkohautoina.

Tekopohjavesi ja sen valmistamista haittaava suodatinaineksen tukkeutuminen

Artificial recharge and clogging process.

Metsätieteellinen tutkimustoiminta ulkomailla ja ehdotus sen järjestämiseksi Suomessa.

Liite Metsähallituksen vuosikertomukseen v. 1907. 138 s.

"Säästän ja tuhlaan, mutta en osta mitään turhaa tai ylimääräistä" : helsinkiläislasten oma raha ja sen käyttö

Nykylapsuudesta on tullut varsin kulutuskeskeistä. Tämän päivän lapset kasvavat valtaisan tavara- ja elämysmaailman ympäröimänä ja he osallistuvat myös kuluttajina yhteiskuntaan. He ovat huomispäivän aikuiskouluttajia, joiden arvot ja asenteet kuluttamista kohtaan muotoutuvat osin jo lapsuudessa. Lapset ovat myös markkinoinnille kiinnostava kohderyhmä ja yhä nuoremmat tunnistavat mainoksista tuttuja brändejä. Tässä tutkimuksessa käsitellään helsinkiläislasten omaa rahaa heidän omasta näkökulmastaan. Useimmiten tämä oma raha on joko viikkorahaa tai kuukausirahaa. Näkökulma tutkimukseen on kulutussosiologinen. Teoreettisena viitekehyksenä on käytetty Viviana Zelizerin teoriaa rahan luokittelusta ja korvamerkitsemisestä. Kiinnostuksen kohteena ovat myös olleet lasten rahaan ja sen käyttöön liittyvät arvot. Tutkitut lapset ovat iältään 9.-13.- vuotiaita. Tutkimuksen pohjana on valmis aineisto, joka on kerätty Survey-tutkimuksena keväällä 2008. Aineiston analyysissä on käytetty sekä kvantitatiivista että kvalitatiivista lähestymistapaa. Analyysimenetelminä on käytetty ristiintaulukointia ja sisällönanalyysiä. Vaikka lapsuuteen ja nuoruuteen liitetään usein huoli holtittomasta kulutuksesta ja materialistisista arvoista, aineiston pohjalta voi väittää, että huoli on ainakin osittain aiheeton. Tutkimuksesta käy ilmi, että 9- 13-vuotiaiden helsinkiläislasten kulutustavat ovat yleisesti ottaen säästäväisyyttä ihannoivat, joskin myös materialistisia asenteita tulee ilmi. Helsinkiläislapset ovat omaksuneet aikuisyhteiskunnan luomat ja ylläpitämät asenteet "järkevästä" rahankäytöstä. Rahankäytössään lapset eivät näe minkäänlaista ristiriitaa, vaan sekä kuluttaminen, että säästäminen on lapsille hyvin luontevaa. Lapset, jotka ovat pienestä pitäen tottuneet mainoksiin ja markkinointiin suhtautuvat rahankäyttöön mutkattomasti ja järkevästi. Tutkimuksessa ei noussut missään vaiheessa ilmi, että lapset ihannoisivat kerskakulutusta tai ylenpalttista rahankäyttöä, vaan säästäväisyyden normi heijastui myös lasten retoriikassa. Kaiken kaikkiaan vaikutelma lasten suhteesta rahaan oli hyvin realistinen. He myös näyttivät ymmärtävän rahan arvon ja olivat valmiita säästämään päästäkseen tavoitteeseensa. Alueellisesti Helsinki näyttäytyy hyvin homogeenisena, eikä mittavia eroja lasten oman rahan määrässä esiinny.

Roles of forced nicotine exposure and Comt gene disruption in the development of addiction-related behavioural and neurochemical changes in mice

Activation of midbrain dopamine systems is thought to be critically involved in the addictive properties of abused substances. Drugs of abuse increase dopamine release in the nucleus accumbens and dorsal striatum, which are the target areas of mesolimbic and nigrostriatal dopamine pathways, respectively. Dopamine release in the nucleus accumbens is thought to mediate the attribution of incentive salience to rewards, and dorsal striatal dopamine release is involved in habit formation. In addition, changes in the function of prefrontal cortex (PFC), the target area of mesocortical dopamine pathway, may skew information processing and memory formation such that the addict pays an abnormal amount of attention to drug-related cues. In this study, we wanted to explore how long-term forced oral nicotine exposure or the lack of catechol-O-methyltransferase (COMT), one of the dopamine metabolizing enzymes, would affect the functioning of these pathways. We also wanted to find out how the forced nicotine exposure or the lack of COMT would affect the consumption of nicotine, alcohol, or cocaine. First, we studied the effect of forced chronic nicotine exposure on the sensitivity of dopamine D2-like autoreceptors in microdialysis and locomotor activity experiments. We found that the sensitivity of these receptors was unchanged after forced oral nicotine exposure, although an increase in the sensitivity was observed in mice treated with intermittent nicotine injections twice daily for 10 days. Thus, the effect of nicotine treatment on dopamine autoreceptor sensitivity depends on the route, frequency, and time course of drug administration. Second, we investigated whether the forced oral nicotine exposure would affect the reinforcing properties of nicotine injections. The chronic nicotine exposure did not significantly affect the development of conditioned place preference to nicotine. In the intravenous self-administration paradigm, however, the nicotine-exposed animals self-administered nicotine at a lower unit dose than the control animals, indicating that their sensitivity to the reinforcing effects of nicotine was enhanced. Next, we wanted to study whether the Comt gene knock-out animals would be a suitable model to study alcohol and cocaine consumption or addiction. Although previous work had shown male Comt knock-out mice to be less sensitive to the locomotor-activating effects of cocaine, the present study found that the lack of COMT did not affect the consumption of cocaine solutions or the development of cocaine-induced place preference. However, the present work did find that male Comt knock-out mice, but not female knock-out mice, consumed ethanol more avidly than their wild-type littermates. This finding suggests that COMT may be one of the factors, albeit not a primary one, contributing to the risk of alcoholism. Last, we explored the effect of COMT deficiency on dorsal striatal, accumbal, and prefrontal cortical dopamine metabolism under no-net-flux conditions and under levodopa load in freely-moving mice. The lack of COMT did not affect the extracellular dopamine concentrations under baseline conditions in any of the brain areas studied. In the prefrontal cortex, the dopamine levels remained high for a prolonged time after levodopa treatment in male, but not female, Comt knock-out mice. COMT deficiency induced accumulation of 3,4-dihydroxyphenylacetic acid, which increased further under levodopa load. Homovanillic acid was not detectable in Comt knock-out animals either under baseline conditions or after levodopa treatment. Taken together, the present results show that although forced chronic oral nicotine exposure affects the reinforcing properties of self-administered nicotine, it is not an addiction model itself. COMT seems to play a minor role in dopamine metabolism and in the development of addiction under baseline conditions, indicating that dopamine function in the brain is well-protected from perturbation. However, the role of COMT becomes more important when the dopaminergic system is challenged, such as by pharmacological manipulation.

The roughness and imaging characterisation of different pharmaceutical surfaces

The surface properties of solid state pharmaceutics are of critical importance. Processing modifies the surfaces and effects surface roughness, which influences the performance of the final dosage form in many different levels. Surface roughness has an effect on, e.g., the properties of powders, tablet compression and tablet coating. The overall goal of this research was to understand the surface structures of pharmaceutical surfaces. In this context the specific purpose was to compare four different analysing techniques (optical microscopy, scanning electron microscopy, laser profilometry and atomic force microscopy) in various pharmaceutical applications where the surfaces have quite different roughness scale. This was done by comparing the image and roughness analysing techniques using powder compacts, coated tablets and crystal surfaces as model surfaces. It was found that optical microscopy was still a very efficient technique, as it yielded information that SEM and AFM imaging are not able to provide. Roughness measurements complemented the image data and gave quantitative information about height differences. AFM roughness data represents the roughness of only a small part of the surface and therefore needs other methods like laser profilometer are needed to provide a larger scale description of the surface. The new developed roughness analysing method visualised surface roughness by giving detailed roughness maps, which showed local variations in surface roughness values. The method was able to provide a picture of the surface heterogeneity and the scale of the roughness. In the coating study, the laser profilometer results showed that the increase in surface roughness was largest during the first 30 minutes of coating when the surface was not yet fully covered with coating. The SEM images and the dispersive X-ray analysis results showed that the surface was fully covered with coating within 15 to 30 minutes. The combination of the different measurement techniques made it possible to follow the change of surface roughness and development of polymer coating. The optical imaging techniques gave a good overview of processes affecting the whole crystal surface, but they lacked the resolution to see small nanometer scale processes. AFM was used to visualize the nanoscale effects of cleaving and reveal the full surface heterogeneity, which underlies the optical imaging. Ethanol washing changed small (nanoscale) structure to some extent, but the effect of ethanol washing on the larger scale was small. Water washing caused total reformation of the surface structure at all levels.

Crystallization as a Tool for Controlling and Designing Properties of Pharmaceutical Solids

The ability to deliver the drug to the patient in a safe, efficacious and cost-effective manner depends largely on the physicochemical properties of the active pharmaceutical ingredient (API) in the solid state. In this context, crystallization is of critical importance in pharmaceutical industry, as it defines physical and powder properties of crystalline APIs. An improved knowledge of the various aspects of crystallization process is therefore needed. The overall goal of this thesis was to gain better understanding of the relationships between crystallization, solid-state form and properties of pharmaceutical solids with a focus on a crystal engineering approach to design technological properties of APIs. Specifically, solid-state properties of the crystalline forms of the model APIs, erythromycin A and baclofen, and the influence of solvent on their crystallization behavior were investigated. In addition, the physical phenomena associated with wet granulation and hot-melting processing of the model APIs were examined at the molecular level. Finally, the effect of crystal habit modification of a model API on its tabletting properties was evaluated. The thesis enabled the understanding of the relationship between the crystalline forms of the model APIs, which is of practical importance for solid-state control during processing and storage. Moreover, a new crystalline form, baclofen monohydrate, was discovered and characterized. Upon polymorph screening, erythromycin A demonstrated high solvate-forming propensity thus emphasizing the need for careful control of the solvent effects during formulation. The solvent compositions that yield the desirable crystalline form of erythromycin A were defined. Furthermore, new examples on solvent-mediated phase transformations taking place during wet granulation of baclofen and hot-melt processing of erythromycin A dihydrate with PEG 6000 are reported. Since solvent-mediated phase transformations involve the crystallization of a stable phase and hence affect the dissolution kinetics and possibly absorption of the API these transformations must be well documented. Finally, a controlled-crystallization method utilizing HPMC as a crystal habit modifier was developed for erythromycin A dihydrate. The crystals with modified habit were shown to posses improved compaction properties as compared with those of unmodified crystals. This result supports the idea of morphological crystal engineering as a tool for designing technological properties of APIs and is of utmost practical interest.

Dracocephalum moldavica L. and Melissa officinalis L. : Chemistry and Bioactivities Relevant in Alzheimer’s Disease Therapy

Oksidatiivisen stressin eli liiallisen reaktiivisten happiyhdisteiden määrän soluissa on jo pitkään arveltu olevan tärkeä Alzheimerin taudin kehittymiseen ja etenemiseen vaikuttava tekijä. Tämän vuoksi kiinnostus erilaisten antioksidanttien (yhdisteitä, jotka neutraloivat näitä happiradikaaleja soluissa) mahdollisia terapeuttisia ominaisuuksia Alzheimerin taudin hoidossa on tutkittu laajalti. Tähän mennessä ei kuitenkaan ole vielä onnistuttu löytämään antioksidanttia, joka olisi hyödyksi Alzheimerin taudin hoidossa. Tämän vuoksi on tärkeää pyrkiä löytämään uusia antioksidanttien lähteitä sekä tutkia niistä löytyviä aktiivisia yhdisteitä. Kiinnostus luonnon antioksidantteja kohtaan on kasvanut voimakkaasti viime aikoina. Huomio on kiinnittynyt erityisesti aromaattisista sekä lääkekasveista löytyviin antioksidantteihin. Lamiaceae- perheeseen kuuluvia tuoksuampiaisyrttiä (Dracocephalum moldavica L.) ja sitruunamelissaa (Melissa officinalis L.) on käytetty Iranissa pitkään sekä ruoanlaitossa että lääkinnässä, minkä vuoksi näiden kasvien uutteiden antioksidanttisisältöä päätettiin analysoida käyttäen useaa erilaista in vitro- menetelmää. Näissä kokeissa ilmeni, että uutteilla oli useita antioksidanttisia vaikutuksia. Näistä antioksidanttisista vaikutuksista vastaavia yhdisteitä pyrittiin tunnistamaan käyttäen HPLC-PDA- tekniikkaa, minkä seurauksena niiden havaittiin sisältävän erilaisia polyfenoleita, kuten hydroksyloituneita bentsoeeni- ja cinnamamidihapon johdannaisia sekä flavonoideja. Kummankin kasvin uutteissa runsaimmin esiintynyt yhdiste oli rosmariinihappo. Sitruunamelissaa (M. officinalis) on käytetty antiikin ajoista alkaen kognitiivisten toimintojen häiriöiden hoidossa. Perustuen tietoon kasvin käytöstä perinteisessä lääkinnässä, sen tehoa Alzheimerin taudin hoidossa on tutkittu viime aikoina kliinisin kokein. Sitruunamelissan todettiinkin olevan hyödyksi lievää ja keskivaikeaa Alzheimeimerin tautia sairastavien potilaiden hoidossa. Väitöskirjan osanan olevasta kooste-artikkelista käy ilmi, että tutkimalla lääkekasvien ominaisuuksia voidaan saada arvokkaita suuntaa-antavia vihjeitä Alzheimerin taudin lääkehoidon kehittämiseen. Tämän perusteella päätettiinkin testatata myös sitruunamelissauutteen kykyä estää asetyylikoliiniesteraasin (AChE) toimintaa, koska tämän entsyymin toiminna estämisen tiedetään olevan hyödyksi Alzheimerin taudin hoidossa. Uute kykeni estämään AChE:n toimintaa, minkä vuoksi uutteen sisältämiä komponentteja päätettiin tutkia terkemmin. Uute jaettiin erilaisiin fraktioihin käyttäen HPLC-menetelmää, minkä jälkeen testattiin jokaisen fraktion kykyä inhiboida AchE. Suurin osa fraktioista kykeni inhiboimaan AChE:n toimintaa selkeästi tehokkaammin, kuin raakauute. Kaikista tehokkainta fraktiota analysoitiin tarkemmin sen aktiivisten yhdisteiden tunnistamiseksi, minkä seurauksena sen sisältämät yhdisteet tunnistettiin cis ja trans-rosmariinihapoiksi. Tässä tutkimuksessa tunnistettujen yhdisteiden hyödyllisyyttä Alzheimerin taudin hoidossa tulisi seuraavaksi tutkia erilaisissa in vivo-malleissa. Lisäksi jäljellä olevien fraktioiden kemiallinen koostumus tulisi selvittää sekä antioksidanttiaktiivisuuden ja AChE:n toiminnan inhiboinnin välistä mahdollista yhteyttä tulisi tutkia tarkemmin. Tämä tutkimus osoittaa tuoksuampiasyrtin (D. moldavica) sekä sitruunamelissan (M. officinalis) sisältävän monenlaisia aktiivisia antioksidantteja. Lisäksi sitruunamelissan sisältämät yhdisteet kykenivät estämään asetyylikoliiniesteraasin (AchE) toimintaa. Nämä tulokset tukevat osaltaan väitöskirjan osana olevan kooste-artikkelin johtopäätöksiä, joiden mukaan etnofarmakologinen kasvitutkimus voi osoittautua erittäin hyödylliseksi kehitettäessä uutta lääkehoitoa Alzheimerin tautiin. Lisäksi tässä väitöskirjassa kuvattu tutkimus osoittaakin, että perinteisesti lääkekasvina käytettyä sitruunamelissaa voidaan mahdollisesti hyödyntää uusien Alzheimerin taudin hoitoon käytettävien lääkkeiden kehityksessä.

Characterization of Ion-Exchange Fibers for Controlled Drug Delivery

Increasing attention has been focused on methods that deliver pharmacologically active compounds (e.g. drugs, peptides and proteins) in a controlled fashion, so that constant, sustained, site-specific or pulsatile action can be attained. Ion-exchange resins have been widely studied in medical and pharmaceutical applications, including controlled drug delivery, leading to commercialisation of some resin based formulations. Ion-exchangers provide an efficient means to adjust and control drug delivery, as the electrostatic interactions enable precise control of the ion-exchange process and, thus, a more uniform and accurate control of drug release compared to systems that are based only on physical interactions. Unlike the resins, only few studies have been reported on ion-exchange fibers in drug delivery. However, the ion-exchange fibers have many advantageous properties compared to the conventional ion-exchange resins, such as more efficient compound loading into and release from the ion-exchanger, easier incorporation of drug-sized compounds, enhanced control of the ion-exchange process, better mechanical, chemical and thermal stability, and good formulation properties, which make the fibers attractive materials for controlled drug delivery systems. In this study, the factors affecting the nature and strength of the binding/loading of drug-sized model compounds into the ion-exchange fibers was evaluated comprehensively and, moreover, the controllability of subsequent drug release/delivery from the fibers was assessed by modifying the conditions of external solutions. Also the feasibility of ion-exchange fibers for simultaneous delivery of two drugs in combination was studied by dual loading. Donnan theory and theoretical modelling were applied to gain mechanistic understanding on these factors. The experimental results imply that incorporation of model compounds into the ion-exchange fibers was attained mainly as a result of ionic bonding, with additional contribution of non-specific interactions. Increasing the ion-exchange capacity of the fiber or decreasing the valence of loaded compounds increased the molar loading, while more efficient release of the compounds was observed consistently at conditions where the valence or concentration of the extracting counter-ion was increased. Donnan theory was capable of fully interpreting the ion-exchange equilibria and the theoretical modelling supported precisely the experimental observations. The physico-chemical characteristics (lipophilicity, hydrogen bonding ability) of the model compounds and the framework of the fibrous ion-exchanger influenced the affinity of the drugs towards the fibers and may, thus, affect both drug loading and release. It was concluded that precisely controlled drug delivery may be tailored for each compound, in particularly, by choosing a suitable ion-exchange fiber and optimizing the delivery system to take into account the external conditions, also when delivering two drugs simultaneously.

Purification of pharmaceuticals and nutraceutical compounds by sub- and supercritical extraction and chromatography

This thesis discusses the use of sub- and supercritical fluids as the medium in extraction and chromatography. Super- and subcritical extraction was used to separate essential oils from herbal plant Angelica archangelica. The effect of extraction parameters was studied and sensory analyses of the extracts were done by an expert panel. The results of the sensory analyses were compared to the analytically determined contents of the extracts. Sub- and supercritical fluid chromatography (SFC) was used to separate and purify high-value pharmaceuticals. Chiral SFC was used to separate the enantiomers of racemic mixtures of pharmaceutical compounds. Very low (cryogenic) temperatures were applied to substantially enhance the separation efficiency of chiral SFC. The thermodynamic aspects affecting the resolving ability of chiral stationary phases are briefly reviewed. The process production rate which is a key factor in industrial chromatography was optimized by empirical multivariate methods. General linear model was used to optimize the separation of omega-3 fatty acid ethyl esters from esterized fish oil by using reversed-phase SFC. Chiral separation of racemic mixtures of guaifenesin and ferulic acid dimer ethyl ester was optimized by using response surface method with three variables per time. It was found that by optimizing four variables (temperature, load, flowate and modifier content) the production rate of the chiral resolution of racemic guaifenesin by cryogenic SFC could be increased severalfold compared to published results of similar application. A novel pressure-compensated design of industrial high pressure chromatographic column was introduced, using the technology developed in building the deep-sea submersibles (Mir 1 and 2). A demonstration SFC plant was built and the immunosuppressant drug cyclosporine A was purified to meet the requirements of US Pharmacopoeia. A smaller semi-pilot size column with similar design was used for cryogenic chiral separation of aromatase inhibitor Finrozole for use in its development phase 2.

Lebanese Plants and Plant-Derived Compounds Against Colon Cancer

Colorectal cancer (CRC) is a major health concern and demands long-term efforts in developing strategies for screening and prevention. CRC has become a preventable disease as a consequence of a better understanding of colorectal carcinogenesis. However, current therapy is unsatisfactory and necessitates the exploration of other approaches for the prevention and treatment of cancer. Plant based products have been recognized as preventive with regard to the development of colon cancer. Therefore, the potential chemopreventive use and mechanism of action of Lebanese natural product were evaluated. Towards this aim the antitumor activity of Onopordum cynarocephalum and Centaurea ainetensis has been studied using in vitro and in vivo models. In vitro, both crude extracts were non cytotoxic to normal intestinal cells and inhibited the proliferation of colon cancer cells in a dose-dependent manner. In vivo, both crude extracts reduced the number of tumors by an average of 65% at weeks 20 (adenomas stage) and 30 (adenocarcinomas stage). The activity of the C. ainetensis extract was attributed to Salograviolide A, a guaianolide-type sesquiterpene lactone, which was isolated and identified through bio-guided fractionation. The mechanism of action of thymoquinone (TQ), the active component of Nigella sativa, was established in colon cancer cells using in vitro models. By the use of N-acetyl cysteine, a radical scavenger, the direct involvement of reactive oxygen species in TQ-induced apoptotic cells was established. The analytical detection of TQ from spiked serum and its protein binding were evaluated. The average recovery of TQ from spiked serum subjected to several extraction procedures was 2.5% proving the inability of conventional methods to analyze TQ from serum. This has been explained by the extensive binding (>98%) of TQ to serum and major serum components such as bovine serum albumin (BSA) and alpha-1-acid glycoprotein (AGP). Using mass spectrometry analysis, TQ was confirmed to bind covalently to the free cysteine in position 34 and 147 of the amino acid sequence of BSA and AGP, respectively. The results of this work put at the disposal for future development new plants with anti-cancer activities and enhance the understanding of the pharmaceutical properties of TQ, a prerequisite for its future clinical development.

Understanding solid-state transformations during dehydration: new insights using vibrational spectroscopy and multivariate modelling

Many active pharmaceutical ingredients (APIs) have both anhydrate and hydrate forms. Due to the different physicochemical properties of solid forms, the changes in solid-state may result in therapeutic, pharmaceutical, legal and commercial problems. In order to obtain good solid dosage form quality and performance, there is a constant need to understand and control these phase transitions during manufacturing and storage. Thus it is important to detect and also quantify the possible transitions between the different forms. In recent years, vibrational spectroscopy has become an increasingly popular tool to characterise the solid-state forms and their phase transitions. It offers several advantages over other characterisation techniques including an ability to obtain molecular level information, minimal sample preparation, and the possibility of monitoring changes non-destructively in-line. Dehydration is the phase transition of hydrates which is frequently encountered during the dosage form production and storage. The aim of the present thesis was to investigate the dehydration behaviour of diverse pharmaceutical hydrates by near infrared (NIR), Raman and terahertz pulsed spectroscopic (TPS) monitoring together with multivariate data analysis. The goal was to reveal new perspectives for investigation of the dehydration at the molecular level. Solid-state transformations were monitored during dehydration of diverse hydrates on hot-stage. The results obtained from qualitative experiments were used to develop a method and perform the quantification of the solid-state forms during process induced dehydration in a fluidised bed dryer. Both in situ and in-line process monitoring and quantification was performed. This thesis demonstrated the utility of vibrational spectroscopy techniques and multivariate modelling to monitor and investigate dehydration behaviour in situ and during fluidised bed drying. All three spectroscopic methods proved complementary in the study of dehydration. NIR spectroscopy models could quantify the solid-state forms in the binary system, but were unable to quantify all the forms in the quaternary system. Raman spectroscopy models on the other hand could quantify all four solid-state forms that appeared upon isothermal dehydration. The speed of spectroscopic methods makes them applicable for monitoring dehydration and the quantification of multiple forms was performed during phase transition. Thus the solid-state structure information at the molecular level was directly obtained. TPS detected the intermolecular phonon modes and Raman spectroscopy detected mostly the changes in intramolecular vibrations. Both techniques revealed information about the crystal structure changes. NIR spectroscopy, on the other hand was more sensitive to water content and hydrogen bonding environment of water molecules. This study provides a basis for real time process monitoring using vibrational spectroscopy during pharmaceutical manufacturing.