Interaction of cationic amphiphilic drugs with lipid A: Implications for development of endotoxin antagonists

This report presents evidence for the interactions of several classes of cationic amphiphilic drugs including the phenothiazines, aminoquinolines, biguanides, and aromatic diamidines, with lipid A, the endotoxic principle of lipopolysaccharides. The interactions of the drugs were quantitatively assessed by fluorescence methods. The affinities of the drugs for lipid A parallel their endotoxin-antagonistic effects in the Limulus gelation assay. Dicationic compounds bind lipid A with greater affinity; the affinity of such molecules increases exponentially as a function of the distance between the basic moieties. The bis-amidine drug - pentamidine - examined in greater detail, binds lipid A with high affinity (apparent K-d: 0.12 mu M), and LPS, probably due to simultaneous interactions of the terminal amidine groups with the anionic phosphates on lipid A. The sequestration of endotoxin by pentamidine reduces its propensity to bind to cells, and the complex exhibits attenuated toxicity in biological assays. These results have implications in the development of therapeutic strategies against endotoxin-related disease states.

Generic Routing Rules and a Scalable Access Enhancement for the Network-on-Chip RECONNECT

RECONNECT is a Network-on-Chip using a honeycomb topology. In this paper we focus on properties of general rules applicable to a variety of routing algorithms for the NoC which take into account the missing links of the honeycomb topology when compared to a mesh. We also extend the original proposal [5] and show a method to insert and extract data to and from the network. Access Routers at the boundary of the execution fabric establish connections to multiple periphery modules and create a torus to decrease the node distances. Our approach is scalable and ensures homogeneity among the compute elements in the NoC. We synthesized and evaluated the proposed enhancement in terms of power dissipation and area. Our results indicate that the impact of necessary alterations to the fabric is negligible and effects the data transfer between the fabric and the periphery only marginally.

Effective treatment of infectious diseases: A nonlinear adaptive control theoretic approach

A nonlinear adaptive system theoretic approach is presented in this paper for effective treatment of infectious diseases that affect various organs of the human body. The generic model used does not represent any specific disease. However, it mimics the generic immunological dynamics of the human body under pathological attack, including the response to external drugs. From a system theoretic point of view, drugs can be interpreted as control inputs. Assuming a set of nominal parameters in the mathematical model, first a nonlinear controller is designed based on the principle of dynamic inversion. This treatment strategy was found to be effective in completely curing "nominal patients". However, in some cases it is ineffective in curing "realistic patients". This leads to serious (sometimes fatal) damage to the affected organ. To make the drug dosage design more effective, a model-following neuro-adaptive control design is carried out using neural networks, which are trained (adapted) online. From simulation studies, this adaptive controller is found to be effective in killing the invading microbes and healing the damaged organ even in the presence of parameter uncertainties and continuing pathogen attack.

Trends in Pharmaceutical Product Development 2000-2010

Merkittävä osa alkuperäislääkevalmistajien tutkimus- ja tuotekehityskuluista näyttää olevan suunnattu olemassa olevien lääkkeiden kehittämiseen. Tämä voi oletettavasti johtaa kiinnostaviin formulaatiokehitysstrategioihin. Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää, voidaanko farmaseuttisen tuotekehityksen trendejä havaita myönnettyjen myyntilupien perusteella. Tutkimuksen mielenkiinnon kohteena olivat myös suurimpien lääkeyritysten käyttämät elinkaaren hallinnan keinot, joilla suojataan myyvimpiä tuotteita geneeriseltä kilpailulta ja varmistetaan markkinaosuus. Tutkimuksen painopiste oli kiinteissä oraalisissa lääkevalmisteissa. Laadullisten ja määrällisten menetelmien yhdistelmää käytettiin laajan näkökulman saamiseksi tutkittavaan aiheeseen. Suomalaisten myyntilupaviranomaisten haastatteluja käytettiin keräämään taustatietoa tutkimuksen määrällistä osaa varten. Määrällinen osa koostui myyntilupatietokannoista, jotka käsittivät kaikkien menettelyjen kautta Suomessa myönnetyt myyntiluvat, keskitetyn menettelyn kautta EU:ssa myönnetyt myyntiluvat ja maailman kymmenen suurinta lääkeyritystä USA:ssa. Tutkimustulosten perusteella rinnakkaislääkkeiden määrässä tapahtui merkittävä nousu Suomessa kaikkien menettelyjen kautta myönnetyissä myyntiluvissa ja EU:ssa keskitetyn menettelyn kautta myönnetyissä myyntiluvissa vuosina 2000-2010. Tämä muutos saattaa ainakin osaksi johtua lainsäädännöllisistä muutoksista, joilla luotiin kannustimia rinnakkaislääkkeiden käyttöön ja valmistukseen, kuten lääkevaihto ja viitehintajärjestelmä. USA:n tiedot osoittivat suurten lääkevalmistajien kiinnostuksen elinkaaren hallintaan: suurin osa maailman kymmenelle suurimmalle lääkeyritykselle myönnetyistä myyntiluvista vuosina 2005-2010 oli tähän tarkoitukseen. Elinkaaren hallinnan suhde uusiin lääkeaineisiin oli lähes 4:1. Kiinteä oraalinen lääkemuoto on kiistatta kaikista suosituin tapa annostella lääke, minkä vahvistivat sekä arvioijien haastattelut että myyntilupatiedot. Kiinteiden oraalisten rooli oli entistäkin korostuneempi rinnakkaislääkkeiden kohdalla. Kun innovatiivisuutta mitattiin epätyypillisten annosmuotojen määrällä, USA:n tiedot kiinteistä oraalisista lääkemuodoista osoittivat vahvaa innovatiivisuutta Suomen ja EU:n tietoihin verrattuna. Tämä saattaa heijastaa suurten lääkeyritysten innovatiivista tuotevalikoimaa. Epätyypillisten kiinteiden oraalisten annosmuotojen osuus oli huomattavasti pienempi rinnakkaislääkkeissä kuin alkuperäislääkkeissä kaikilla alueilla. Elinkaaren hallinnassa käytetyimmät strategiat olivat uusi formulaatio, uusi vahvuus ja uusi yhdistelmä olemassa olevasta valmisteesta. Kiinteiden oraalisten lääkemuotojen osalta kaksi kolmasosaa uusista elinkaaren hallinnan formulaatioista oli säädellysti vapauttavia valmisteita. Elinkaaren hallinta on olennainen osa suurten lääkeyritysten liiketoimintastrategiaa, ja sen tärkeyttä havainnollistettiin Coreg-tablettien tapausesimerkillä.

Inhibition of peroxidase-catalyzed protein tyrosine nitration by antithyroid drugs and their analogues

In this paper, we describe the effect of some commonly used thiourea-based antithyroid drugs and their analogues on the peroxidase-catalyzed nitration reactions. The nitration of bovine serum albumin (BSA) and cytochrome c was studied using the antibody against 3-nitro-L-tyrosine. This study reveals that the thione-based antithyroid drugs effectively inhibit lactoperoxidase (LPO)-catalyzed nitration of BSA. These compounds show very weak inhibition towards the nitration of cytochrome c. Some of these compounds also inhibit myeloperoxidase (MPO)-catalyzed nitration of L-tyrosine. A structure-activity correlation study on the peroxidase-catalyzed nitration of L-tyrosine reveals that the presence of thione/selone moiety is important for the inhibition. Although the presence of a free N-H group adjacent to C=S moiety is necessary for most of the thiones to inhibit the LPO-catalyzed nitration, the corresponding selones do not require the presence of any free N-H group for their activity. Furthermore, experiments with different concentrations of H2O2 suggest that the antithyroid drugs and related thiones inhibit the nitration reaction mainly by coordinating to the Fe(III)-center of the enzyme active site as previously proposed for the inhibition of peroxidase-catalyzed iodination. On the other hand, the selenium compounds inhibit the nitration by scavenging H2O2 without interacting with the enzyme active site. This assumption is based on the observations that catalase effectively inhibits tyrosine nitration by scavenging H2O2, which is one of the substrates for the nitration. In contrast, superoxide dismutase (SOD) does not alter the nitration reactions, indicating the absence of superoxide radical anion (O-2 center dot(-)) during the peroxidase-catalyzed nitration reactions. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

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.

Mesoporous silica- and silicon-based materials as carriers for poorly water soluble drugs

New chemical entities with unfavorable water solubility properties are continuously emerging in drug discovery. Without pharmaceutical manipulations inefficient concentrations of these drugs in the systemic circulation are probable. Typically, in order to be absorbed from the gastrointestinal tract, the drug has to be dissolved. Several methods have been developed to improve the dissolution of poorly soluble drugs. In this study, the applicability of different types of mesoporous (pore diameters between 2 and 50 nm) silicon- and silica-based materials as pharmaceutical carriers for poorly water soluble drugs was evaluated. Thermally oxidized and carbonized mesoporous silicon materials, ordered mesoporous silicas MCM-41 and SBA-15, and non-treated mesoporous silicon and silica gel were assessed in the experiments. The characteristic properties of these materials are the narrow pore diameters and the large surface areas up to over 900 m²/g. Loading of poorly water soluble drugs into these pores restricts their crystallization, and thus, improves drug dissolution from the materials as compared to the bulk drug molecules. In addition, the wide surface area provides possibilities for interactions between the loaded substance and the carrier particle, allowing the stabilization of the system. Ibuprofen, indomethacin and furosemide were selected as poorly soluble model drugs in this study. Their solubilities are strongly pH-dependent and the poorest (< 100 µg/ml) at low pH values. The pharmaceutical performance of the studied materials was evaluated by several methods. In this work, drug loading was performed successfully using rotavapor and fluid bed equipment in a larger scale and in a more efficient manner than with the commonly used immersion methods. It was shown that several carrier particle properties, in particular the pore diameter, affect the loading efficiency (typically ~25-40 w-%) and the release rate of the drug from the mesoporous carriers. A wide pore diameter provided easier loading and faster release of the drug. The ordering and length of the pores also affected the efficiency of the drug diffusion. However, these properties can also compensate the effects of each other. The surface treatment of porous silicon was important in stabilizing the system, as the non-treated mesoporous silicon was easily oxidized at room temperature. Different surface chemical treatments changed the hydrophilicity of the porous silicon materials and also the potential interactions between the loaded drug and the particle, which further affected the drug release properties. In all of the studies, it was demonstrated that loading into mesoporous silicon and silica materials improved the dissolution of the poorly soluble drugs as compared to the corresponding bulk compounds (e.g. after 30 min ~2-7 times more drug was dissolved depending on the materials). The release profile of the loaded substances remained similar also after 3 months of storage at 30°C/56% RH. The thermally carbonized mesoporous silicon did not compromise the Caco-2 monolayer integrity in the permeation studies and improved drug permeability was observed. The loaded mesoporous silica materials were also successfully compressed into tablets without compromising their characteristic structural and drug releasing properties. The results of this research indicated that mesoporous silicon/silica-based materials are promising materials to improve the dissolution of poorly water soluble drugs. Their feasibility in pharmaceutical laboratory scale processes was also confirmed in this thesis.

Genetic polymorphisms and laboratory variables as predictors of blood pressure response to antihypertensive drugs

Hypertension is one of the major risk factors for cardiovascular morbidity. The advantages of antihypertensive therapy have been clearly demonstrated, but only about 30% of hypertensive patients have their blood pressure (BP) controlled by such treatment. One of the reasons for this poor BP control may lie in the difficulty in predicting BP response to antihypertensive treatment. The average BP reduction achieved is similar for each drug in the main classes of antihypertensive agents, but there is a marked individual variation in BP responses to any given drug. The purpose of the present study was to examine BP response to four different antihypertensive monotherapies with regard to demographic characteristics, laboratory test results and common genetic polymorphisms. The subjects of the present study are participants in the pharmacogenetic GENRES Study. A total of 208 subjects completed the whole study protocol including four drug treatment periods of four weeks, separated by four-week placebo periods. The study drugs were amlodipine, bisoprolol, hydrochlorothiazide and losartan. Both office (OBP) and 24-hour ambulatory blood pressure (ABP) measurements were carried out. BP response to study drugs were related to basic clinical characteristics, pretreatment laboratory test results and common polymorphisms in genes coding for components of the renin-angiotensin system, alpha-adducin (ADD1), beta1-adrenergic receptor (ADRB1) and beta2-adrenergic receptor (ADRB2). Age was positively correlated with BP responses to amlodipine and with OBP and systolic ABP responses to hydrochlorothiazide, while body mass index was negatively correlated with ABP responses to amlodipine. Of the laboratory test results, plasma renin activity (PRA) correlated positively with BP responses to losartan, with ABP responses to bisoprolol, and negatively with ABP responses to hydrochlorothiazide. Uniquely to this study, it was found that serum total calcium level was negatively correlated with BP responses to amlodipine, whilst serum total cholesterol level was negatively correlated with ABP responses to amlodipine. There were no significant associations of angiotensin II type I receptor 1166A/C, angiotensin converting enzyme I/D, angiotensinogen Met235Thr, ADD1 Gly460Trp, ADRB1 Ser49Gly and Gly389Arg and ADRB2 Arg16Gly and Gln27Glu polymorphisms with BP responses to the study drugs. In conclusion, this study confirmed the relationship between pretreatment PRA levels and response to three classes of antihypertensive drugs. This study is the first to note a significant inverse relation between serum calcium level and responsiveness to a calcium channel blocker. However, this study could not replicate the observations that common polymorphisms in angiotensin II type I receptor, angiotensin converting enzyme, angiotensinogen, ADD1, ADRB1, or ADRB2 genes can predict BP response to antihypertensive drugs.

Victims of the White War or Rebellions of the Green Revolution? Bolivian Indigenous Women Prisoners' Position in the "War on Drugs" Explored through a Criminological Gaze

Tässä tutkielmassa tarkastellaan Bolivialaisten naisvankien (alkuperäisväestön) ja globaalin huumesodan ("War on Drugs") välistä yhteyttä. Keskustelu sijoitetaan laajemmin kokan viljelyn politiikkaan ja alkuperäisväestön kulttuuriin. Kokaa viljeleviä köyhiä maalaisia, joista huomattava osa on naisia, on vangittu Boliviassa kiihtyvää tahtia viime vuosikymmeninä. Moni naisista on kokan tuotannossa ja kaupassa mukana, sillä se on monesti ainoa keino taloudelliseen selviämiseen. Yleisesti ottaen naisvangit ja naisrikolliset ovat marginaalinen ilmiö. Kansainvälisesti tarkasteltuna naisvankien suhteellinen osuus koko vankilaväestöstä on noin 5,2 % (keskiarvo). Boliviassa osuus on vaihdellut 6,1 %:n ja 17,1 %:n välillä vuosina 2000-2008. Naisvankien määrä yleisesti ottaen on ollut rajussa kasvussa, suurin syy naisten vangitsemiseen on huumausaineisiin liittyvät rikokset. Näyttää myös siltä että vähemmistöt ja etnisen taustan omaavat henkilöt ovat yliedustettuina vankilaväestössä. Bolivia seuraa tätä kansainvälistä trendiä. Tämä tutkielma on rajattu kysymyksiin Bolivian intiaaniperäisten naisten osuudesta maan huumerikollisuudessa, sekä heidän suhteellisen korkeaa vangitsemisastetta selittäviin yhteiskunnallisiin tekijöihin. Kysymykset sukupuolesta, etnisyydestä ja kokan viljelyn politiikasta ovat keskiössä. Yleisiä kriminologisia teorioita peilataan kriittisesti suhteessa aineistoon ja Bolivian kontekstiin. Huumesodan ja Bolivian ankaran huumelainsäädännön seurauksista keskustellaan kriittisesti, sekä pohditaan köyhän alkuperäisväestön massavangitsemisen tarpeellisuutta. Tutkimuskysymykseni ovat: mitkä tekijät selittävät kohtuullisen korkean intiaaniperäisten naisvankien määrän Boliviassa, ja mikä on heidän asemansa globaalissa huumesodassa? Tutkielmassa on analysoitu kvantitatiivista ja kvalitatiivista aineistoa. Päälähteenä on ollut Bolivian tilastokeskuksen tuottamat rikostilastot. Tutkielman tärkeimpänä löydöksenä voidaan pitää havaintoa, että vastoin tiettyjä olettamuksia, intiaaniperäiset naiset ovat hyvinkin aktiivisia perinteisesti miehisiksi käsitetyillä aloilla kuten rikollisuudessa ja politiikassa. Tutkielmassa osoitetaan myös, että pidätysten määrät ovat moninkertaistuneet muutamassa vuosikymmenessä. Koska kokan viljelyssä on kyse pääasiallisesti taloudellisesta toimeentulosta, tämä tutkielma kysyy, onko hengissä pysyminen rikos?

Literature Review: Investigating Drug Transport at the Blood-Brain Barrier and the Effects of P-glycoprotein on the Brain Distribution of Drugs.

The blood-brain barrier (BBB) is a unique barrier that strictly regulates the entry of endogenous substrates and xenobiotics into the brain. This is due to its tight junctions and the array of transporters and metabolic enzymes that are expressed. The determination of brain concentrations in vivo is difficult, laborious and expensive which means that there is interest in developing predictive tools of brain distribution. Predicting brain concentrations is important even in early drug development to ensure efficacy of central nervous system (CNS) targeted drugs and safety of non-CNS drugs. The literature review covers the most common current in vitro, in vivo and in silico methods of studying transport into the brain, concentrating on transporter effects. The consequences of efflux mediated by p-glycoprotein, the most widely characterized transporter expressed at the BBB, is also discussed. The aim of the experimental study was to build a pharmacokinetic (PK) model to describe p-glycoprotein substrate drug concentrations in the brain using commonly measured in vivo parameters of brain distribution. The possibility of replacing in vivo parameter values with their in vitro counterparts was also studied. All data for the study was taken from the literature. A simple 2-compartment PK model was built using the Stella™ software. Brain concentrations of morphine, loperamide and quinidine were simulated and compared with published studies. Correlation of in vitro measured efflux ratio (ER) from different studies was evaluated in addition to studying correlation between in vitro and in vivo measured ER. A Stella™ model was also constructed to simulate an in vitro transcellular monolayer experiment, to study the sensitivity of measured ER to changes in passive permeability and Michaelis-Menten kinetic parameter values. Interspecies differences in rats and mice were investigated with regards to brain permeability and drug binding in brain tissue. Although the PK brain model was able to capture the concentration-time profiles for all 3 compounds in both brain and plasma and performed fairly well for morphine, for quinidine it underestimated and for loperamide it overestimated brain concentrations. Because the ratio of concentrations in brain and blood is dependent on the ER, it is suggested that the variable values cited for this parameter and its inaccuracy could be one explanation for the failure of predictions. Validation of the model with more compounds is needed to draw further conclusions. In vitro ER showed variable correlation between studies, indicating variability due to experimental factors such as test concentration, but overall differences were small. Good correlation between in vitro and in vivo ER at low concentrations supports the possibility of using of in vitro ER in the PK model. The in vitro simulation illustrated that in the simulation setting, efflux is significant only with low passive permeability, which highlights the fact that the cell model used to measure ER must have low enough paracellular permeability to correctly mimic the in vivo situation.