The effect of filter cakes enriched with soluble phosphorus used as a fertilizer on the sugarcane ratoons

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Development and characterization of a biocompatible soybean oil-based microemulsion for the delivery of poorly water-soluble drugs

The aim of this work was the development and characterization of a biocompatible microemulsion (ME) containing soybean oil (O), phosphatidylcholine/sodium oleate/Eumulgin®HRE40 as the surfactant mixture (S) and water or buffer solution as the aqueous phase (W), for oral delivery of the poorly water-soluble drugs sulfamerazine (SMR) and indomethacin (INM). A wide range of combinations to obtain clear oil-in-water (o/w) ME was observed from pseudo-ternary phase diagrams, which was greater after the incorporation of both drugs, suggesting that they acted as stabilizers. Drug partition studies indicated a lower affinity of the drugs for the oil domain when they were ionized and with increased temperature, explained by the fact that both drugs were introduced inside the oil domain, determined by nuclear magnetic resonance. High concentrations of SMR and INM were able to be incorporated (22.0 and 62.3 mg/mL, respectively). The ME obtained presented an average droplet size of 100 nm and a negative surface charge. A significant increase in the release of SMR was observed with the ME with the highest percentage of O, because of the solubilizing properties of the ME. Also, a small retention effect was observed for INM, which may be explained by the differences in the partitioning properties of the drugs. © 2015 Wiley Periodicals, Inc. and the American Pharmacists Association J Pharm Sci 104:3535-3543, 2015.

Interaction of cationic water-soluble meso-tetrakis(4-N-methylpyridiniumyl)porphyrin (TMPyP) with ionic and nonionic micelles: aggregation and binding

The equilibrium of meso-tetrakis(4-N-methylpyridiniumyl)porphyrin (TMPyP) in aqueous solution in the presence of surfactants was studied by optical spectroscopic techniques and SAXS (small angle X-ray scattering). Anionic SDS (sodium dodecyl sulfate), zwitterionic HPS (N-hexadecyl-N,N-dimethyl-3-ammonio-1-propanesulfonate) and nonionic TRITON X-100 (t-octyl-phenoxypolyethoxyethanol), surfactants were used. TMPyP is characterized by a protonation equilibrium with a pK(a) around 1.0, associated with the diacid-free base transition, and a second pK(a) around 12.0 related with the transition between the free base and the monoanion form. Three independent species were observed for TMPyP at pH 6.0 as a function of SDS concentration: free TMPyP, TMPyP-SDS aggregates and porphyrin monomer bound to micelles. For HPS and TRITON X-100, the equilibrium of TMPyP as a function of pH is quite similar to that obtained in pure aqueous solution: no aggregation was observed, suggesting that electrostatic contribution is the major factor in the interaction between TMPyP and surfactants. SAXS data analysis demonstrated a prolate ellipsoidal shape for SDS micelles; no significant changes in shape and size were observed for SDS-TMPyP co-micelles. Moreover, the ionization coefficient, alpha, decreases with the increase of the porphyrin concentration, suggesting the ""screening"" of the anionic charge of SDS by the cationic porphyrin. These results are consistent with optical absorption, fluorescence and RLS (resonance light scattering) spectroscopies data, allowing to conclude that neutral surfactants present a smaller interaction with the cationic porphyrin as compared with an ionic surfactant. Therefore, the interaction of TMPyP with the ionic and nonionic surfactants is predominantly due to the electrostatic contribution. Copyright (c) 2008 Society of Porphyrins & Phthalocyanines.

Expression of soluble and functional full-length human matrix metalloproteinase-2 in Escherichia coli

Characterization of the matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) substrates and understanding of its function remain difficult because up to date preparations containing minor amounts of other eukaryotic proteins that are co-purified with MMP-2 are still used. In this work, the expression of a soluble and functional full-length recombinant human MMP-2 (rhMMP-2) in the cytoplasm of Escherichia coli is reported, and the purification of this metalloproteinase is described. Culture of this bacterium at 18 degrees C culminated in maintenance of the soluble and functional rhMMP-2 in the soluble fraction of the E. coli lysate and its purification by affinity with gelatin-sepharose yielded approximately 0.12 mg/L of medium. Western Blotting and zymographic analysis revealed that the most abundant form was the 72-kDa MMP-2, but some gelatinolytic bands corresponding to proteins with lower molecular weight were also detected. The obtained rhMMP-2 was demonstrated to be functional in a gelatinolytic fluorimetric assay, suggesting that the purified rhMMP-2 was correctly folded. The method described here involves fewer steps, is less expensive, and is less prone to contamination with other proteinases and MMP inhibitors as compared to expression of rhMMP-2 in eukaryotic tissue culture. This protocol will facilitate the use of the full-length rhMMP-2 expressed in bacteria and will certainly help researchers to acquire new knowledge about the substrates and biological activities of this important proteinase. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thyroid hormones are involved in 5 '-nucleotidase modulation in soluble fraction of cardiac tissue

Aims: To investigate the role of TH (thyroid hormones) in 5'-nucleotidase activity and expression in cardiac soluble fraction (SF). Main methods: Male Wistar rats received daily injections of 14 (10, 25 or 50 mu g T4/100 g body weight) for 14 days to develop a hyperthyroidism condition. Thyroidectomy was performed in other animals to mimic hypothyroidism, and 14 days after surgery they were submitted to TH replacement therapy. Key findings: T4 reduced the 5'-nucleotidase activity (T4-25. P<0.05 and 14-50, P<0.01) in the SF. Conversely, hypothyroidism significantly increased the 5'-nucleotidase activity in this fraction (P<0.001) and TH replacement therapy reversed the latter result (P<0.001 compared to hypothyroid group). The analysis of protein expression in the SF showed that 5'-nucleotidase was more expressed in hypothyroid than in the control group and that the phosphorylated state of PKC observed in this condition may contribute to a possible mechanism of 5'-nucleotidase modulation by thyroid status. Significance: Taken together, these data reveal that TH can influence adenosine production by modulating 5'-nucleotidase activity and expression, which may contribute to the cardioprotective effect and the maintenance of cardiac function under TH privation. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Método Mehlich 3 como substituinte ao HCl para extração de Cobre e Zinco em solos com alto teor de matéria orgânica do sul do Brasil

No presente trabalho, foram comparados dois métodos de extração de cobre (Cu) e zinco (Zn) em solos com teor de matéria orgânica (MO) maior que 50g kg-1. Os métodos de extração comparados foram: Extração com HCl 0,1mol L-1 (método padrão para os estados do Rio Grande do Sul e Santa Catarina) e Mehlich 3. Este trabalho foi realizado no Laboratório de Química e Fertilidade do Solo da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), no ano de 2009. As duas metodologias de extração foram aplicadas em 286 amostras de solo provenientes do Laboratório de Análise do Solo da UDESC, todas com mais de 50g kg-1 de MO. Os teores de cobre e zinco nos extratos foram determinados por espectrometria de absorção atômica com chama. Os resultados mostraram que houve correlação significativa entre os métodos, Cu (r=0,80) e Zn (r=0,93). A solução de Mehlich 3 extraiu mais cobre e menos zinco, quando comparada à solução de HCl 0,1mol L-1. O Mehlich 3 demonstrou ser eficiente na extração de cobre e zinco em solos com alto teor de MO, podendo substituir o método atual.

Seasonal Distribution of Airborne Trace Elements and Water-Soluble Ions in Sao Paulo Megacity, Brazil

This study deals with the seasonal distribution of Al, Ca, Cu, Fe, K, Mg, Na, Pb and Zn and water soluble ions (Cl-, PO43-, NO3-, SO42-, HCOO-, CH3COO-, oxalate, succinate, Na+, NH4+, K+, Mg2+ and Ca2+) found in PM10 samples (particulate matter less than 10 mu m in diameter) Sao Paulo City, Brazil, (April 2003-May 2004). Higher atmospheric levels were found for SO42-, NO3-, Cl- and PO43- while the main organic anions were oxalate and formate. Atmospheric levels for elements were: Fe > Al > Ca > K > Na > Mg > Zn > Cu > Pb. Some sources were predominant for some species: (i) fuel burning and/or biomass burning (NO3-, HCOO-, C2O42-, K+, Mg2+, Ca2+, Fe, Pb, Zn, Al, Ca, K and Mg), (ii) gas-to-particle conversion (SO42- and NH4+) and (iii) sea salt spray (Cl-, Na+ and Na).

Use of levoglucosan, potassium, and water-soluble organic carbon to characterize the origins of biomass-burning aerosols

Three chemical species related to biomass burning, levoglucosan, potassium and water-soluble organic carbon (WSOC), were measured in aerosol samples collected in a rural area on the outskirts of the municipality of Ourinhos (Sao Paulo State, Brazil). This region is representative of the rural interior of the State, where the economy is based on agro-industrial production, and the most important crop is sugar cane. The manual harvesting process requires that the cane be first burned to remove excess foliage, leading to large emissions of particulate materials to the atmosphere. Most of the levoglucosan (68-89%) was present in small particles (<1.5 mu m), and its concentration in total aerosol ranged from 25 to 1186 ng m(-3). The highest values were found at night, when most of the biomass burning occurs. In contrast, WSOC showed no diurnal pattern, with an average concentration of 5.38 +/- 2.97 mu g m(-3) (n = 27). A significant linear correlation between levoglucosan and WSOC (r = 0.54; n = 26; p < 0.0001) confirmed that biomass burning was in fact an important source of WSOC in the study region. A moderate (but significant) linear correlation between levoglucosan and potassium concentrations (r = 0.62; n = 40; p < 0.0001) was indicative of the influence of other sources of potassium in the study region, such as soil resuspension and fertilizers. When only the fine particles (<1.5 pm; typical of biomass burning) were considered, the linear coefficient increased to 0.91 (n = 9). In this case, the average levoglucosan/K+ ratio was 0.24, which may be typical of biomass burning in the study region. This ratio is about 5 times lower than that previously found for Amazon aerosol collected during the day, when flaming combustion prevails. This suggests that the levoglucosan/K+ ratio may be especially helpful for characterization of the type of vegetation burned (such as crops or forest), when biomass-burning is the dominant source of potassium. The relatively high concentrations of WSOC (and inorganic ions) suggest an important influence on the formation of cloud condensation nuclei, which is likely to affect cloud formation and precipitation patterns. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Upregulation of soluble and membrane-bound human leukocyte antigen G expression is primarily observed in the milder histopathological stages of chronic hepatitis C virus infection

Chronic hepatitis C virus (HCV) infection is a worldwide health problem that may evolve to cirrhosis and hepatocellular carcinoma. Incompletely understood immune system mechanisms have been associated with impaired viral clearance. The nonclassical class I human leukocyte antigen G (HLA-G) molecule may downregulate immune system cell functions exhibiting well-recognized tolerogenic properties. HCV genotype was analyzed in chronic HCV-infected patients. Because HLA-G expression may be induced by certain viruses, we evaluated the presence of HLA-G in the liver microenvironment obtained from 89 biopsies of patients harboring chronic HCV infection and stratified according to clinical and histopathological features. Overall, data indicated that HCV genotype 1 was predominant, especially subgenotype 1a, with a prevalence of 87%. HLA-G expression was observed in 45(51%) liver specimens, and it was more frequent in milder stages of chronic hepatitis (67.4%) than in moderate (27.8%; p = 0.009) and severe (36.0%; p = 0.021) stages of the disease. Altogether, these results suggest that the expression of HLA-G in the context of HCV is a complex process modulated by many factors, which may contribute to an immunologic environment favoring viral persistence. However, because the milder forms predominantly expressed HLA-G, a protective role of this molecule may not be excluded. (C) 2012 American Society for Histocompatibility and Immunogenetics. Published by Elsevier Inc. All rights reserved.

Role of soluble triggering receptor expressed on myeloid cells-1 for diagnosing ventilator-associated pneumonia after cardiac surgery: an observational study

Abstract Background The diagnosis of ventilator-associated pneumonia (VAP) is a challenge, particularly after cardiac surgery. The use of biological markers of infection has been suggested to improve the accuracy of VAP diagnosis. We aimed to evaluate the usefulness of soluble triggering receptor expressed on myeloid cells (sTREM)-1 in the diagnosis of VAP following cardiac surgery. Methods This was a prospective observational cohort study of children with congenital heart disease admitted to the pediatric intensive care unit (PICU) after surgery and who remained intubated and mechanically ventilated for at least 24 hours postoperatively. VAP was defined by the 2007 Centers for Disease Control and Prevention criteria. Blood, modified bronchoalveolar lavage (mBAL) fluid and exhaled ventilator condensate (EVC) were collected daily, starting immediately after surgery until the fifth postoperative day or until extubation for measurement of sTREM-1. Results Thirty patients were included, 16 with VAP. Demographic variables, Pediatric Risk of Mortality (PRISM) and Risk Adjustment for Congenital Heart Surgery (RACHS)-1 scores, duration of surgery and length of cardiopulmonary bypass were not significantly diferent in patients with and without VAP. However, time on mechanical ventilation and length of stay in the PICU and in the hospital were significantly longer in the VAP group. Serum and mBAL fluid sTREM-1 concentrations were similar in both groups. In the VAP group, 12 of 16 patients had sTREM-1 detected in EVC, whereas it was undetectable in all but two patients in the non-VAP group over the study period (p = 0.0013) (sensitivity 0.75, specificity 0.86, positive predictive value 0.86, negative predictive value 0.75, positive likelihood ratio (LR) 5.25, negative LR 0.29). Conclusion Measurement of sTREM-1 in EVC may be useful for the diagnosis of VAP after cardiac surgery.

Serum free testosterone, leptin and soluble leptin receptor changes in a 6-week strength-training programme

[EN] Strength training is usually associated with a reduction in fat mass and with muscle hypertrophy. The aim of the present study was to examine whether the serum free leptin index (FLI), measured by the molar excess of soluble leptin receptor (sOB-R) over leptin, is increased by 6 weeks of strength training. Eighteen male, physical education students were randomly assigned to two groups: a strength-training (n 12) and a control group (n 6). Body composition (lean body mass and body fat) determined by dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), muscle performance and leptin, sOB-R, total testosterone and free testosterone concentrations were determined before and after training. Fat mass was reduced by 1 kg with strength training (P<0.05). Lean body mass of trained extremities was increased by 3% (P<0.05), while the concentration of free testosterone in serum was reduced by 17% (P<0.05) after training. However, despite the reduction in fat mass and free testosterone, serum leptin concentration was not significantly affected by strength training, even after accounting for the differences in body fat. By contrast, for a given fat mass, the sOB-R was increased by 13% (P<0.05) at the end of the strength-training programme, although the molar excess of sOB-R over leptin remained unchanged. Therefore, the quantity of free leptin available to bind to the target tissues was not significantly affected by the short strength-training programme, which elicited a 7% reduction in fat mass.

Water-soluble organic compounds in air particulate matter analyzed by HPLC-DAD-MS and HPLC-MS/MS: abundance, sources and transformation of carboxylic acids, nitrophenols and nitrated proteins

Wasserlösliche organische Verbindungen (WSOCs) sind Hauptbestandteile atmosphärischer Aerosole, die bis zu ~ 50% und mehr der organischen Aerosolfraktion ausmachen. Sie können die optischen Eigenschaften sowie die Hygroskopizität von Aerosolpartikeln und damit deren Auswirkungen auf das Klima beeinflussen. Darüber hinaus können sie zur Toxizität und Allergenität atmosphärischer Aerosole beitragen.In dieser Studie wurde Hochleistungsflüssigchromatographie gekoppelt mit optischen Diodenarraydetektion und Massenspektrometrie (HPLC-DAD-MS und HPLC-MS/MS) angewandt, um WSOCs zu analysieren, die für verschiedene Aerosolquellen und -prozesse charakteristisch sind. Niedermolekulare Carbonsäuren und Nitrophenole wurden als Indikatoren für die Verbrennung fossiler Brennstoffe und die Entstehung sowie Alterung sekundärer organischer Aerosole (SOA) aus biogenen Vorläufern untersucht. Protein-Makromoleküle wurden mit Blick auf den Einfluss von Luftverschmutzung und Nitrierungsreaktionen auf die Allergenität primärer biologischer Aerosolpartikel – wie Pollen und Pilzsporen – untersucht.rnFilterproben von Grob- und Feinstaubwurden über ein Jahr hinweg gesammelt und auf folgende WSOCs untersucht: die Pinen-Oxidationsprodukte Pinsäure, Pinonsäure und 3-Methyl-1,2,3-Butantricarbonsäure (3-MBTCA) sowie eine Vielzahl anderer Dicarbonsäuren und Nitrophenole. Saisonale Schwankungen und andere charakteristische Merkmale werden mit Blick auf Aerosolquellen und -senken im Vergleich zu Daten anderen Studien und Regionen diskutiert. Die Verhätlnisse von Adipinsäure und Phthalsäure zu Azelainsäure deuten darauf hin, dass die untersuchten Aerosolproben hauptsächlich durch biogene Quellen beeinflusst werden. Eine ausgeprägte Arrhenius-artige Korrelation wurde zwischen der 3-MBTCA-¬Konzentration und der inversen Temperatur beobachtet (R2 = 0.79, Ea = 126±10 kJ mol-1, Temperaturbereich 275–300 K). Modellrechnungen zeigen, dass die Temperaturabhängigkeit auf eine Steigerung der photochemischen Produktionsraten von 3-MBTCA durch erhöhte OH-Radikal-Konzentrationen bei erhöhten Temperaturen zurückgeführt werden kann. Im Vergleich zur chemischen Reaktionskinetik scheint der Einfluss von Gas-Partikel-Partitionierungseffekten nur eine untergeordnete Rolle zu spielen. Die Ergebnisse zeigen, dass die OH-initiierte Oxidation von Pinosäure der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Bildung von 3-MBTCA ist. 3-MBTCA erscheint somit als Indikator für die chemische Alterung von biogener sekundärer organischer Aerosole (SOA) durch OH-Radikale geeignet. Eine Arrhenius-artige Temperaturabhängigkeit wurde auch für Pinäure beobachtet und kann durch die Temperaturabhängigkeit der biogenen Pinen-Emissionen als geschwindigkeitsbestimmender Schritt der Pinsäure-Bildung erklärt werden (R2 = 0.60, Ea = 84±9 kJ mol-1).rn rnFür die Untersuchung von Proteinnitrierungreaktionen wurde nitrierte Protein¬standards durch Flüssigphasenreaktion von Rinderserumalbumin (BSA) und Ovalbumin (OVA) mit Tetranitromethan (TNM) synthetisiert.Proteinnitrierung erfolgt vorrangig an den Resten der aromatischen Aminosäure Tyrosin auf, und mittels UV-Vis-Photometrie wurde der Proteinnnitrierungsgrad (ND) bestimmt. Dieser ist definiert als Verhältnis der mittleren Anzahl von Nitrotyrosinresten zur Tyrosinrest-Gesamtzahl in den Proteinmolekülen. BSA und OVA zeigten verschiedene Relationen zwischen ND und TNM/Tyrosin-Verhältnis im Reaktionsgemisch, was vermutlich auf Unterschiede in den Löslichkeiten und den molekularen Strukturen der beiden Proteine zurück zu führen ist.rnDie Nitrierung von BSA und OVA durch Exposition mit einem Gasgemisch aus Stickstoffdioxid (NO2) und Ozon (O3) wurde mit einer neu entwickelten HPLC-DAD-¬Analysemethode untersucht. Diese einfache und robuste Methode erlaubt die Bestimmung des ND ohne Hydrolyse oder Verdau der untersuchten Proteine und ernöglicht somit eine effiziente Untersuchung der Kinetik von Protein¬nitrierungs-Reaktionen. Für eine detaillierte Produktstudien wurden die nitrierten Proteine enzymatisch verdaut, und die erhaltenen Oligopeptide wurden mittels HPLC-MS/MS und Datenbankabgleich mit hoher Sequenzübereinstimmung analysiert. Die Nitrierungsgrade individueller Nitrotyrosin-Reste (NDY) korrelierten gut mit dem Gesamt-Proteinnitrierungsgrad (ND), und unterschiedliche Verhältnisse von NDY zu ND geben Aufschluss über die Regioselektivität der Reaktion. Die Nitrierungmuster von BSA und OVA nach Beahndlung mit TNM deuten darauf hin, dass die Nachbarschaft eines negativ geladenen Aminosäurerestes die Tyrosinnitrierung fördert. Die Behandlung von BSA durch NO2 und O3 führte zu anderend Nitrierungemustern als die Behandlung mit TNM, was darauf hindeutet, dass die Regioselektivität der Nitrierung vom Nitrierungsmittel abhängt. Es zeigt sich jedoch, dass Tyrosinreste in Loop-Strukturen bevorzugt und unabhängig vom Reagens nitriert werden.Die Methoden und Ergebnisse dieser Studie bilden eine Grundlage für weitere, detaillierte Untersuchungen der Reaktionskinetik sowie der Produkte und Mechanismen von Proteinnitrierungreaktionen. Sie sollen helfen, die Zusammenhänge zwischen verkehrsbedingten Luftschadstoffen wie Stickoxiden und Ozon und der Allergenität von Luftstaub aufzuklären.rn

Biochemical analysis of the phosphatase domain of the human soluble epoxide hydrolase (sEH)

Die lösliche Epoxidhydrolase (sEH) gehört zur Familie der Epoxidhydrolase-Enzyme. Die Rolle der sEH besteht klassischerweise in der Detoxifikation, durch Umwandlung potenziell schädlicher Epoxide in deren unschädliche Diol-Form. Hauptsächlich setzt die sEH endogene, der Arachidonsäure verwandte Signalmoleküle, wie beispielsweise die Epoxyeicosatrienoic acid, zu den entsprechenden Diolen um. Daher könnte die sEH als ein Zielenzym in der Therapie von Bluthochdruck und Entzündungen sowie diverser anderer Erkrankungen eingesetzt werden. rnDie sEH ist ein Homodimer, in dem jede Untereinheit aus zwei Domänen aufgebaut ist. Das katalytische Zentrum der Epoxidhydrolaseaktivität befindet sich in der 35 kD großen C-terminalen Domäne. Dieser Bereich der sEH s wurde bereits im Detail untersucht und nahezu alle katalytischen Eigenschaften des Enzyms sowie deren dazugehörige Funktionen sind in Zusammenhang mit dieser Domäne bekannt. Im Gegensatz dazu ist über die 25 kD große N-terminale Domäne wenig bekannt. Die N-terminale Domäne der sEH wird zur Haloacid Dehalogenase (HAD) Superfamilie von Hydrolasen gezählt, jedoch war die Funktion dieses N-terminal Domäne lange ungeklärt. Wir haben in unserer Arbeitsgruppe zum ersten Mal zeigen können, dass die sEH in Säugern ein bifunktionelles Enzym ist, welches zusätzlich zur allgemein bekannten Enzymaktivität im C-terminalen Bereich eine weitere enzymatische Funktion mit Mg2+-abhängiger Phosphataseaktivität in der N-terminalen Domäne aufweist. Aufgrund der Homologie der N-terminalen Domäne mit anderen Enzymen der HAD Familie wird für die Ausübung der Phosphatasefunktion (Dephosphorylierung) eine Reaktion in zwei Schritten angenommen.rnUm den katalytischen Mechanismus der Dephosphorylierung weiter aufzuklären, wurden biochemische Analysen der humanen sEH Phosphatase durch Generierung von Mutationen im aktiven Zentrum mittels ortsspezifischer Mutagenese durchgeführt. Hiermit sollten die an der katalytischen Aktivität beteiligten Aminosäurereste im aktiven Zentrum identifiziert und deren Rolle bei der Dephosphorylierung spezifiziert werden. rnrnAuf Basis der strukturellen und möglichen funktionellen Ähnlichkeiten der sEH und anderen Mitgliedern der HAD Superfamilie wurden Aminosäuren (konservierte und teilweise konservierte Aminosäuren) im aktiven Zentrum der sEH Phosphatase-Domäne als Kandidaten ausgewählt.rnVon den Phosphatase-Domäne bildenden Aminosäuren wurden acht ausgewählt (Asp9 (D9), Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124), Lys160 (K160), Asp184 (D184), Asp185 (D185), Asn189 (N189)), die mittels ortsspezifischer Mutagenese durch nicht funktionelle Aminosäuren ausgetauscht werden sollten. Dazu wurde jede der ausgewählten Aminosäuren durch mindestens zwei alternative Aminosäuren ersetzt: entweder durch Alanin oder durch eine Aminosäure ähnlich der im Wildtyp-Enzym. Insgesamt wurden 18 verschiedene rekombinante Klone generiert, die für eine mutante sEH Phosphatase Domäne kodieren, in dem lediglich eine Aminosäure gegenüber dem Wildtyp-Enzym ersetzt wurde. Die 18 Mutanten sowie das Wildtyp (Sequenz der N-terminalen Domäne ohne Mutation) wurden in einem Expressionsvektor in E.coli kloniert und die Nukleotidsequenz durch Restriktionsverdau sowie Sequenzierung bestätigt. Die so generierte N-terminale Domäne der sEH (25kD Untereinheit) wurde dann mittels Metallaffinitätschromatographie erfolgreich aufgereinigt und auf Phosphataseaktivität gegenüber des allgemeinen Substrats 4-Nitophenylphosphat getestet. Diejenigen Mutanten, die Phosphataseaktivität zeigten, wurden anschließend kinetischen Tests unterzogen. Basiered auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurden kinetische Parameter mittels vier gut etablierter Methoden berechnet und die Ergebnisse mit der „direct linear blot“ Methode interpretiert. rnDie Ergebnisse zeigten, dass die meisten der 18 generierten Mutanten inaktiv waren oder einen Großteil der Enzymaktivität (Vmax) gegenüber dem Wildtyp verloren (WT: Vmax=77.34 nmol-1 mg-1 min). Dieser Verlust an Enzymaktivität ließ sich nicht durch einen Verlust an struktureller Integrität erklären, da der Wildtyp und die mutanten Proteine in der Chromatographie das gleiche Verhalten zeigten. Alle Aminosäureaustausche Asp9 (D9), Lys160 (K160), Asp184 (D184) und Asn189 (N189) führten zum kompletten Verlust der Phosphataseaktivität, was auf deren katalytische Funktion im N-terminalen Bereich der sEH hindeutet. Bei einem Teil der Aminosäureaustausche die für Asp11 (D11), Thr123 (T123), Asn124 (N124) und Asn185 (D185) durchgeführt wurden, kam es, verglichen mit dem Wildtyp, zu einer starken Reduktion der Phosphataseaktivität, die aber dennoch für die einzelnen Proteinmutanten in unterschiedlichem Ausmaß zu messen war (2 -10% and 40% of the WT enzyme activity). Zudem zeigten die Mutanten dieser Gruppe veränderte kinetische Eigenschaften (Vmax allein oder Vmax und Km). Dabei war die kinetische Analyse des Mutanten Asp11  Asn aufgrund der nur bei dieser Mutanten detektierbaren starken Vmax Reduktion (8.1 nmol-1 mg-1 min) und einer signifikanten Reduktion der Km (Asp11: Km=0.54 mM, WT: Km=1.3 mM), von besonderem Interesse und impliziert eine Rolle von Asp11 (D11) im zweiten Schritt der Hydrolyse des katalytischen Zyklus.rnZusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass alle in dieser Arbeit untersuchten Aminosäuren für die Phosphataseaktivität der sEH nötig sind und das aktive Zentrum der sEH Phosphatase im N-terminalen Bereich des Enzyms bilden. Weiterhin tragen diese Ergebnisse zur Aufklärung der potenziellen Rolle der untersuchten Aminosäuren bei und unterstützen die Hypothese, dass die Dephosphorylierungsreaktion in zwei Schritten abläuft. Somit ist ein kombinierter Reaktionsmechanismus, ähnlich denen anderer Enzyme der HAD Familie, für die Ausübung der Dephosphorylierungsfunktion denkbar. Diese Annahme wird gestützt durch die 3D-Struktur der N-terminalen Domäne, den Ergebnissen dieser Arbeit sowie Resultaten weiterer biochemischer Analysen. Der zweistufige Mechanismus der Dephosphorylierung beinhaltet einen nukleophilen Angriff des Substratphosphors durch das Nukleophil Asp9 (D9) des aktiven Zentrums unter Bildung eines Acylphosphat-Enzym-Zwischenprodukts, gefolgt von der anschließenden Freisetzung des dephosphorylierten Substrats. Im zweiten Schritt erfolgt die Hydrolyse des Enzym-Phosphat-Zwischenprodukts unterstützt durch Asp11 (D11), und die Freisetzung der Phosphatgruppe findet statt. Die anderen untersuchten Aminosäuren sind an der Bindung von Mg 2+ und/oder Substrat beteiligt. rnMit Hilfe dieser Arbeit konnte der katalytischen Mechanismus der sEH Phosphatase weiter aufgeklärt werden und wichtige noch zu untersuchende Fragestellungen, wie die physiologische Rolle der sEH Phosphatase, deren endogene physiologische Substrate und der genaue Funktionsmechanismus als bifunktionelles Enzym (die Kommunikation der zwei katalytischen Einheiten des Enzyms) wurden aufgezeigt und diskutiert.rn

Nanoparticle preparation process using novel microjet reactor technology for enhancing dissolution rates of poorly water soluble drugs

In this study a novel method MicroJet reactor technology was developed to enable the custom preparation of nanoparticles. rnDanazol/HPMCP HP50 and Gliclazide/Eudragit S100 nanoparticles were used as model systems for the investigation of effects of process parameters and microjet reactor setup on the nanoparticle properties during the microjet reactor construction. rnFollowing the feasibility study of the microjet reactor system, three different nanoparticle formulations were prepared using fenofibrate as model drug. Fenofibrate nanoparticles stabilized with poloxamer 407 (FN), fenofibrate nanoparticles in hydroxypropyl methyl cellulose phthalate (HPMCP) matrix (FHN) and fenofibrate nanoparticles in HPMCP and chitosan matrix (FHCN) were prepared under controlled precipitation using MicroJet reactor technology. Particle sizes of all the nanoparticle formulations were adjusted to 200-250 nm. rnThe changes in the experimental parameters altered the system thermodynamics resulting in the production of nanoparticles between 20-1000 nm (PDI<0.2) with high drug loading efficiencies (96.5% in 20:1 polymer:drug ratio).rnDrug releases from all nanoparticle formulations were fast and complete after 15 minutes both in FaSSIF and FeSSIF medium whereas in mucodhesiveness tests, only FHCN formulation was found to be mucoadhesive. Results of the Caco-2 studies revealed that % dose absorbed values were significantly higher (p<0.01) for FHCN in both cases where FaSSIF and FeSSIF were used as transport buffer.rn