Fabrication of Potentiometric Sensors for the Determination of Lanthanide Ions

In many fields such as earth science biology, environment and electronics, the knowledge about elemental distributions and chemical speciation is important. The determination of metal levels especially the toxic ones both in the environment and in biological materials are increasingly demanded by the society.Ion selective sensors have become one of the most effective ad powerful means for analytical scientists for the trace level monitoring of metal ions. The wide range of applications ,low material requirements and simplicity of analytical procedure have not only brought ion-selective electrodes in to the lime light of analytical chemistry,but have promoted their use as tools for physiologists,medical researchers,biologists,geologists,environmental protection specialists etc.Potentiometric ion-selective sensors have been developed for the determination of lanthanide ions such as La3+,Nd3+,Pr3+,Sm3+, and Gd3+.The sensors fabricated include both PVC membrane sensor and chemically modified carbon paste sensor. A set of 10 sensors have been developed. The response parameters of all the sensors have been studied and the sensors were applied as an indicator electrode in the potentiometric titration and for the determination of metal ions in real samples.

Aqueous Sol-gel Process for Nanocrystalline Photocatalytic Titania, Transparent Functional Coatings and Ceramic Membrane

The present thesis develops from the point of view of titania sol-gel chemistry and an attempt is made to address the modification of the process for better photoactive titania by selective doping and also demonstration of utilization of the process for the preparation of supported membranes and self cleaning films.A general introduction to nanomaterials, nanocrystalline titania and sol-gel chemistry are presented in the first chapter. A brief and updated literature review on sol-gel titania, with special emphasis on catalytic and photocatalytic properties and anatase to rutile transformation are covered. Based on critical assessment of the reported information the present research problem has been defined.The second chapter describes a new aqueous sol-gel method for the preparation of nanocrystalline titania using titanyl sulphate as precursor. This approach is novel since no earlier work has been reported in the same lines proposed here. The sol-gel process has been followed at each step using particle size, zeta potential measurements on the sol and thermal analysis of the resultant gel. The prepared powders were then characterized using X-ray diffraction, FTIR, BET surface area analysis and transmission electron microscopy.The third chapter presents a detailed discussion on the physico-chemical characterization of the aqueous sol-gel derived doped titania. The effect of dopants such as tantalum, gadolinium and ytterbium on the anatase to rutile phase transformation, surface area as well as their influence on photoactivity is also included. The fourth chapter demonstrates application of the aqueous sol-gel method in developing titania coatings on porous alumina substrates for controlling the poresize for use as membrane elements in ultrafiltration. Thin coatings having ~50 nm thickness and transparency of ~90% developed on glass surface were tested successfully for self cleaning applications.

Structural studies on some metal complexes of embelin

This thesis deals with the studies on the synthesis and characterisation of the complexes of embelin with manganese (II), cobalt(II), nickel (II), copper (II), zinc (II), cadmium (II), chromium (III), iron (III) lanthanum(III), praseodymium (III) neodymium (III) Samarium (III), gadolinium (III) dysprosium (III), yttrium (III) thorium (IV) and uranium (VI). Elemental analysis as well as spectral, thermal and magnetic data were used to ascertain the composition of the complexes and to establish the structures of the metal complexes. Wherever possible, the electronic spectra and magnetic data were used to predict the stereochemistry of the complexes.The thesis is divided into four chapters.

Factores asociados a fenómeno de no reflujo coronario en pacientes adultos llevados a angioplastia

Introducción: La disminución de flujo en los vasos coronarios sin presencia de oclusión, es conocido como fenómeno de no reflujo, se observa después de la reperfusión, su presentación oscila entre el 5% y el 50% dependiendo de la población y de los criterios diagnósticos, dicho suceso es de mal pronóstico, aumenta el riesgo de morir en los primeros 30 días posterior a la angioplastia (RR 2,1 p 0,038), y se relaciona con falla cardiaca y arritmias, por eso al identificar los factores a los cuales se asocia, se podrán implementar terapias preventivas. Metodología: Estudio de casos y controles pareado por médico que valoró el evento, para garantizar que no existieron variaciones inter observador, con una razón 1:4 (18:72), realizado para identificar factores asociados a la presencia de no reflujo en pacientes llevados a angioplastia, entre noviembre de 2010 y mayo de 2014, en la Clínica San Rafael de Bogotá, D.C. Resultados: La frecuencia del no reflujo fue del 2.89%. El Infarto Agudo de Miocardio con elevación del ST (IAMCEST) fue la única variable que mostró una asociación estadísticamente significativa con este suceso, valor de p 0,002, OR 8,7, IC 95% (2,0 – 36,7). Discusión: El fenómeno de no reflujo en esta población se comportó de manera similar a lo descrito en la literatura, siendo el IAMCEST un factor fuertemente asociado.

A "Trojan horse" strategy to reverse drug-resistance in brain tumors

Los gliomas malignos representan una de las formas más agresivas de los tumores del sistema nervioso central (SNC). De acuerdo con la clasificación de los tumores cerebrales de la Organización Mundial de la Salud (OMS), los astrocitomas han sido categorizados en cuatro grados, determinados por la patología subyacente. Es así como los gliomas malignos (o de alto grado) incluyen el glioma anaplásico (grado III) así como el glioblastoma multiforme (GBM, grado IV),estos últimos los más agresivos con el peor pronóstico (1). El manejo terapéutico de los tumores del SNC se basa en la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia, dependiendo de las características del tumor, el estadio clínico y la edad (2),(3), sin embargo ninguno de los tratamientos estándar es completamente seguro y compatible con una calidad de vida aceptable (3), (4). En general, la quimioterapia es la primera opción en los tumores diseminados, como el glioblastoma invasivo y el meduloblastoma de alto riesgo o con metástasis múltiple, pero el pronóstico en estos pacientes es muy pobre (2),(3). Solamente nuevas terapias dirigidas (2) como las terapias anti-angiogénicas (4); o terapias génicas muestran un beneficio real en grupos limitados de pacientes con defectos moleculares específicos conocidos (4). De este modo, se hace necesario el desarrollo de nuevas terapias farmacológicas para atacar los tumores cerebrales. Frente a las terapias los gliomas malignos son con frecuencia quimioresistentes, y esta resistencia parece depender de al menos dos mecanismos: en primer lugar, la pobre penetración de muchas drogas anticáncer a través de la barrera hematoencefálica (BBB: Blood Brain Barrier), la barrera del fluido sangre-cerebroespinal (BCSFB: Blood-cerebrospinal fluid barrier) y la barrera sangre-tumor (BTB: blood-tumor barrier). Dicha resistencia se debe a la interacción de la droga con varios transportadores o bombas de eflujo de droga ABC (ABC: ATP-binding cassette) que se sobre expresan en las células endoteliales o epiteliales de estas barreras. En segundo lugar, estos transportadores de eflujo de drogas ABC propios de las células tumorales confieren un fenotipo conocido como resistencia a multidrogas (MDR: multidrug resistance), el cual es característico de varios tumores sólidos. Este fenotipo también está presente en los tumores del SNC y su papel en gliomas es objeto de investigación (5). Por consiguiente el suministro de medicamentos a través de la BBB es uno de los problemas vitales en los tratamientos de terapia dirigida. Estudios recientes han demostrado que algunas moléculas pequeñas utilizadas en estas terapias son sustratos de la glicoproteína P (Pgp: P-gycoprotein), así como también de otras bombas de eflujo como las proteínas relacionadas con la resistencia a multidrogas (MRPs: multidrug resistance-related proteins (MRPs) o la proteína relacionada con cáncer de seno (BCRP: breast-cancer resistance related protein)) que no permiten que las drogas de este tipo alcancen el tumor (1). Un sustrato de Pgp y BCRP es la DOXOrubicina (DOXO), un fármaco utilizado en la terapia anti cáncer, el cual es muy eficaz para atacar las células del tumor cerebral in vitro, pero con un uso clínico limitado por la poca entrega a través de la barrera hematoencefálica (BBB) y por la resistencia propia de los tumores. Por otra parte las células de BBB y las células del tumor cerebral tienen también proteínas superficiales, como el receptor de la lipoproteína de baja densidad (LDLR), que podría utilizarse como blanco terapéutico en BBB y tumores cerebrales. Es asi como la importancia de este estudio se basa en la generación de estrategias terapéuticas que promuevan el paso de las drogas a través de la barrera hematoencefalica y tumoral, y a su vez, se reconozcan mecanismos celulares que induzcan el incremento en la expresión de los transportadores ABC, de manera que puedan ser utilizados como blancos terapéuticos.Este estudio demostró que el uso de una nueva estrategia basada en el “Caballo de Troya”, donde se combina la droga DOXOrubicina, la cual es introducida dentro de un liposoma, salvaguarda la droga de manera que se evita su reconocimiento por parte de los transportadores ABC tanto de la BBB como de las células del tumor. La construcción del liposoma permitió utilizar el receptor LDLR de las células asegurando la entrada a través de la BBB y hacia las células tumorales a través de un proceso de endocitosis. Este mecanismo fue asociado al uso de estatinas o drogas anticolesterol las cuales favorecieron la expresión de LDLR y disminuyeron la actividad de los transportadores ABC por nitración de los mismos, incrementando la eficiencia de nuestro Caballo de Troya. Por consiguiente demostramos que el uso de una nueva estrategia o formulación denominada ApolipoDOXO más el uso de estatinas favorece la administración de fármacos a través de la BBB, venciendo la resistencia del tumor y reduciendo los efectos colaterales dosis dependiente de la DOXOrubicina. Además esta estrategia del "Caballo de Troya", es un nuevo enfoque terapéutico que puede ser considerado como una nueva estrategia para aumentar la eficacia de diferentes fármacos en varios tumores cerebrales y garantiza una alta eficiencia incluso en un medio hipóxico,característico de las células cancerosas, donde la expresión del transportador Pgp se vió aumentada. Teniendo en cuenta la relación entre algunas vías de señalización reconocidas como moduladores de la actividad de Pgp, este estudio presenta no solo la estrategia del Caballo de Troya, sino también otra propuesta terapéutica relacionada con el uso de Temozolomide más DOXOrubicina. Esta estrategia demostró que el temozolomide logra penetrar la BBB por que interviene en la via de señalización de la Wnt/GSK3/β-catenina, la cual modula la expresión del transportador Pgp. Se demostró que el TMZ disminuye la proteína y el mRNA de Wnt3 permitiendo plantear la hipótesis de que la droga al disminuir la transcripción del gen Wnt3 en células de BBB, incrementa la activación de la vía fosforilando la β-catenina y conduciendo a disminuir la β-catenina nuclear y por tanto su unión al promotor del gen mdr1. Con base en los resultados este estudio permitió el reconocimiento de tres mecanismos básicos relacionados con la expresión de los transportadores ABC y asociados a las estrategias empleadas: el primero fue el uso de las estatinas, el cual condujo a la nitración de los transportadores disminuyendo su actividad por la via del factor de transcripción NFκB; el segundo a partir del uso del temozolomide, el cual metila el gen de Wnt3 reduciendo la actividad de la via de señalización de la la β-catenina, disminuyendo la expresión del transportador Pgp. El tercero consistió en la determinación de la relación entre el eje RhoA/RhoA quinasa como un modulador de la via (no canónica) GSK3/β-catenina. Se demostró que la proteína quinasa RhoA promovió la activación de la proteína PTB1, la cual al fosforilar a GSK3 indujo la fosforilación de la β-catenina, lo cual dio lugar a su destrucción por el proteosoma, evitando su unión al promotor del gen mdr1 y por tanto reduciendo su expresión. En conclusión las estrategias propuestas en este trabajo incrementaron la citotoxicidad de las células tumorales al aumentar la permeabilidad no solo de la barrera hematoencefálica, sino también de la propia barrera tumoral. Igualmente, la estrategia del “Caballo de Troya” podría ser útil para la terapia de otras enfermedades asociadas al sistema nervioso central. Por otra parte estos estudios indican que el reconocimiento de mecanismos asociados a la expresión de los transportadores ABC podría constituir una herramienta clave en el desarrollo de nuevas terapias anticáncer.

Angiorresonancia versus angiografía por sustracción digital en el seguimiento de aneurismas intracraneales embolizados. Comparación del desempeño diagnóstico

Introducción: La DSA es el método de elección para el seguimiento de pacientes con aneurismas intracraneales embolizados; esta se puede asociar a complicaciones incapacitantes o mortales. La MRA se ha propuesto como método alternativo por menor costo y menos morbi-mortalidad, aunque su desempeño diagnóstico permanece en discusión debido al desarrollo de nuevos protocolos, resonadores más potentes y nuevas aplicaciones de la DSA. Metodología: Exploramos la literatura hasta la actualidad y comparamos el desempeño diagnóstico de la MRA con la DSA para detectar flujo residual posterior a la embolización terapéutica de aneurismas intracraneales. Realizamos una revisión sistemática de la literatura y meta-análisis basados en 34 artículos detectados en la búsqueda que incluyó las bases de datos PubMed, Scopus, ScIELO y BVS. Resultados: La TOF-MRA demostró sensibilidad de 86.8% (84.3%-89.1%) y especificidad de 91.2% (89%-93.1%); la SROC para TOF-MRA demostró un AUC de 0.95. El desempeño de la CE-MRA demostró sensibilidad de 88.1% (84.6%-91.1%) y especificidad de 89.1% (85.7%-91.9%); la SROC presentó una AUC de 0.93. El análisis estratificado por potencia del resonador encontró que la TOF-MRA tiene mejor desempeño con el resonador de 3T, aunque no es estadísticamente significativo. La concordancia interobservador con TOF-MRA y CE-MRA fue moderada a muy buena. Discusión: El desempeño diagnóstico de la MRA en el seguimiento de aneurismas intracraneales embolizados demostró ser bueno, con sensibilidad mayor a 84%, siendo ligeramente mejor con TOF-MRA, sin lograr reemplazar la DSA. Sin embargo, los resultados deben ser evaluados con precaución por la heterogeneidad de los resultados de los estudios incluidos. (Abreviaturas: DSA: Angiografía por Sustracción Digital; MRA: Angiografía por Resonancia Magnética; TOF-MRA: Angiorresonancia por Tiempo de Vuelo; CE-MRA: Angiorresonancia contrastada).

A new cyano-bridged one-dimensional (GdFeIII)-Fe-III coordination polymer with o-phenanthroline as the blocking ligand: synthesis, structure, and magnetic properties

Synthesis, structural characterization, and magnetic properties of a new cyano-bridged one-dimensional iron (III)-gadolinium (III) compound, trans-[Gd(o-phen)(2)(H2O)(2)(mu-CN)(2)Fe(CN)(4)], - 2no-phen (o-phen = 1,10-phenanthroline), have been described. The compound crystallizes in the triclinic P (1) over bar space group with the following unit cell parameters: a = 10.538(14) angstrom, b = 12.004(14) angstrom, c = 20.61(2) angstrom, alpha = 92.41(1)degrees, beta = 92.76(1)degrees, gamma = 11 2.72(1)degrees, and Z = 2. In this complex, each gadolinium (III) is coordinated to two nitrile nitrogens of the CN groups coming from two different ferricyanides, the mutually trans cyanides of each of which links another different Gd-III to create -NC-Fe(CN)(4)-CN-Gd-NC- type 1-D chain structure. The one-dimensional chains are self-assembled in two-dimensions via weak C-H center dot center dot center dot N hydrogen bonds. Both the variable-temperature (2-300 K, 0.01 T and 0.8 T) and variable-field (0-50 000 Gauss, 2 K) magnetic measurements reveal the existence of very weak interaction in this molecule. The temperature dependence of the susceptibilities has been analyzed using a model for a chain of alternating classic (7/2) and quantum (1/2) spins. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

[Pr(NO3)3L]: a mononuclear ten-coordinate lanthanide(III) complex with a tetradentate di-Schiff base

The novel praseodymium(III) complex [Pr(NO3)3L] (1), where L=N,N′-bis[1-(pyridin-2-yl)ethylidene]ethane-1,2-diamine, has been obtained by direct reaction of the Schiff base and the metal salt; the gadolinium(III) homologue has also been prepared and so far characterized only spectroscopically. The crystal structure resembles those reported for hexadentate macrocyclic Schiff bases.

Increased Activation of Stromal Interaction Molecule-1/Orai-1 in Aorta From Hypertensive Rats A Novel Insight Into Vascular Dysfunction

Disturbances in the regulation of cytosolic calcium (Ca(2+)) concentration play a key role in the vascular dysfunction associated with arterial hypertension. Stromal interaction molecules (STIMs) and Orai proteins represent a novel mechanism to control store-operated Ca(2+) entry. Although STIMs act as Ca(2+) sensors for the intracellular Ca(2+) stores, Orai is the putative pore-forming component of Ca(2+) release-activated Ca(2+) channels at the plasma membrane. We hypothesized that augmented activation of Ca(2+) release-activated Ca(2+)/Orai-1, through enhanced activity of STIM-1, plays a role in increased basal tonus and vascular reactivity in hypertensive animals. Endothelium-denuded aortic rings from Wistar-Kyoto and stroke-prone spontaneously hypertensive rats were used to evaluate contractions because of Ca(2+) influx. Depletion of intracellular Ca(2+) stores, which induces Ca(2+) release-activated Ca(2+) activation, was performed by placing arteries in Ca(2+) free-EGTA buffer. The addition of the Ca(2+) regular buffer produced greater contractions in aortas from stroke-prone spontaneously hypertensive rats versus Wistar-Kyoto rats. Thapsigargin (10 mu mol/L), an inhibitor of the sarcoplasmic reticulum Ca(2+) ATPase, further increased these contractions, especially in stroke-prone spontaneously hypertensive rat aorta. Addition of the Ca(2+) release-activated Ca(2+) channel inhibitors 2-aminoethoxydiphenyl borate (100 mu mol/L) or gadolinium (100 mu mol/L), as well as neutralizing antibodies to STIM-1 or Orai-1, abolished thapsigargin-increased contraction and the differences in spontaneous tone between the groups. Expression of Orai-1 and STIM-1 proteins was increased in aorta from stroke-prone spontaneously hypertensive rats when compared with Wistar-Kyoto rats. These results support the hypothesis that both Orai-1 and STIM-1 contribute to abnormal vascular function in hypertension. Augmented activation of STIM-1/Orai-1 may represent the mechanism that leads to impaired control of intracellular Ca(2+) levels in hypertension. (Hypertension. 2009; 53[part 2]: 409-416.)

The magnetic phase diagram of Gd(2)Sn(2)O(7)

Measurements of the magnetic susceptibility of the frustrated pyrochlore magnet Gd(2)Sn(2)O(7) have been performed at temperatures below T = 5 K and in magnetic fields up to H = 12 T. The phase boundaries determined from these measurements are mapped out in an H-T phase diagram. In this gadolinium compound, where the crystal-field splitting is small and the exchange and dipolar energy are comparable, the Zeeman energy overcomes these competing energies, resulting in at least four magnetic phase transitions below 1 K. These data are compared against those for Gd(2)Ti(2)O(7) and will, we hope, stimulate further studies.

Synthesis, Structure, and Phosphatase-Like Activity of a New Trinuclear Gd Complex with the Unsymmetrical Ligand H(3)L As a Model for Nucleases

The new trinuclear gadolinium complex [Gd(3)L(2)(NO(3))(2)(H(2)O)(4)]NO(3)center dot 8H(2)O (1) with the unsymmetrical ligand 2-[N-bis-(2-pyridylmethyl)aminomethyl]-4-methyl-6-[N-bis(2-hydroxy-2-oxoethyl)aminomethyl] phenol (H(3)L) was synthesized and characterized. The new ligand H(3)L was obtained in good yield. Complex I crystallizes in an orthorhombic cell, space group Pcab. Kinetic studies show that complex 1 is highly active in the hydrolysis of the substrate 2,4-bis(dinitrophenyl)phosphate (K(m) = 4.09 mM, V(max) = 2.68 x 10(-2) mM s(-1), and k(cat) = V(max)/[1] = 0.67 s(-1)). Through a potentiometric study and determination of the kinetic behavior of 1 in acetonitrile/water solution, the species present in solution could be identified, and a trinuclear monohydroxo species appears to be the most prominent catalyst under mild conditions. Complex 1 displays high efficiency in DNA hydrolytic cleavage, and complete kinetic studies were carried out (K(m) = 4.57 x 10(-4) M, K(cat)` = 3.42 h(-1), and k(cat)`/K(m) = 7.48 x 10(3) M(-1) h(-1)). Studies with a radical scavenger (dimethyl sulfoxide, DMSO) showed that it did not inhibit the activity, indicating the hydrolytic action of 1 in the cleavage of DNA, and studies on the incubation of distamycin with plasmid DNA suggest that 1 is regio-specific, interacting with the minor groove of DNA.

Photoluminescence study of new lanthanide complexes with benzeneseleninic acids

New lanthanide complexes with benzeneseleninic (ABSe) and 4-chloro-benzeneseleninic (ABSeCl) acids have been synthesized and characterized by elemental analysis, infrared and UV-visible spectroscopies. The emission spectra of the trivalent europium complexes presented the typical electronic (5)D(0) -> (7)F(j) transitions of the ion (J = 0-4). The ground-state geometries of the europium complexes have been calculated by using the Sparkle/AM1 model. From these results, the 4f-4f intensity parameters and energies of the ligand singlet and triplet excited states have been obtained. The lower emission quantum yield for the [Eu(ABSe)(3)(H(2)O)(2)](H(2)O)(2) compound, as compared to the [Eu(Al(3)SeCl)(3)(H(2)O)(2)] one, can be associated to the higher numbers of water molecules, in the first and second coordination spheres, that contribute to the luminescence quenching. The [Eu(Al(3)Se)(3)(H(2)O)(2)](H(2)O)(2) complex presents an intermediate state whose energy difference with respect to the first excited singlet state is resonant with three phonons from the water molecules, favouring a multiphonon relaxation process from the singlet state followed by a fast internal conversion process; this effect is less pronounced in the complex with the ABSeCl ligand. The luminescence decay curves of the gadolinium complexes indicate that the level responsible for the intramolecular energy transfer process has a triplet character for both compounds. The nephelauxetic effect in these compounds was investigated under the light of a recently proposed covalency scale based on the concept of overlap polarizability of the chemical bond. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Designing microstructures to enhance the plasticity of wrought magnesium alloys

The data examines the design of magnesium alloys for improved ductility by the edition of rare earth elements. These elements, such as cerium and gadolinium modify the texture of wrought products and also refine the grain size.

Emerging engineered magnetic nanoparticulate probes for molecular MRI of atherosclerosis : how far have we come?

Atherosclerosis is a chronic, progressive, immunoinflammatory disease of the large and medium-sized arteries, and a major cause of cardiovascular diseases. Atherosclerosis often progresses silently for decades until the occurrence of a major catastrophic clinical event such as myocardial infarction, cardiac arrest and stroke. The main challenge in the diagnosis and management of atherosclerosis is to develop a safe, noninvasive technique that is accurate and reproducible, which can detect the biologically active high-risk vulnerable plaques (with ongoing active inflammation, angiogenesis and apoptosis) before the occurrence of an acute clinical event. This Journal Article reviews the events involved in the pathogenesis of atherosclerosis in light of recently advanced understanding of the molecular pathogenesis of the disease. Next, we elaborate on the interesting developments in molecular MRI, by describing the recently engineered magnetic nanoparticulate probes targeting clinically promising molecular and cellular players/processes, involved in early atherosclerotic lesion formation to plaque rupture and erosion.