Geochemistry of ODP Hole 135-841B

Two igneous rock units were recovered at Site 841. More than 200 m of island-arc rhyolites, rhyolitic tuffs, lapilli tuffs, and pumice breccias, divided into five units, compose the basement at the site. These rhyolitic volcanics are late middle Eocene or older and formed part of a subaerial rhyolitic volcano. These low-K rhyolites were produced by fractional crystallization of a more mafic arc-tholeiitic lava or by dehydration melting of lower crustal arc tholeiites. The Site 841 basement rocks are similar in composition to high-SiO2 lavas in the Eocene basement on 'Eua and crystallized from depleted island-arc-tholeiitic basalts like those exposed on 'Eua. No evidence is present in the rhyolites, or in the clasts enclosed within them, for boninite series magmas at Site 841. The Site 841 rhyolitic complex bears no resemblance to Cretaceous rhyolites from the Lord Howe Rise, which are enriched in K and incompatible elements. The volcanic rocks at Site 841 are part of a widely distributed Eocene volcanic episode that marked the earliest phases of subduction in the Tonga region; they are not part of an older crustal fragment. The second igneous sequence is a series of basaltic dikes and sills that intruded Miocene sediments. These basalts have trace element abundances and ratios identical to upper Miocene lavas from the Lau Ridge. The Site 841 basalts do not have any geochemical characteristics that suggest they were generated by unusual thermal conditions in the shallow sub-forearc mantle. They are most reasonably interpreted as intrusions fed by basement dikes propagated from the associated active arc. No evidence for local serpentinite exposures, like those that are common in the Mariana forearc, was found at Site 841. The results from Site 841 provide strong support for hypotheses of forearc evolution that have been advanced for the Izu-Bonin-Mariana system.

Geochemistry at DSDP Holes 80-550 amd 80-548

At Sites 548 and 550 of DSDP Leg 80 several condensed sedimentary sections contain various types of polymetallic crusts. The relationships between mineralogic and geochemical data in the sections have been studied in the context of the biostratigraphic and sedimentologic results. The diagenetic evolution during periods of low accumulation rate varies according to depth and sedimentary environment. At Site 548 on the continental margin, the phosphatic and manganiferous crusts are similar to those related to upwelling influences before Late Cretaceous deposition. At Site 550 the upper Paleocene cherts, deposited directly on oceanic crust, are overlain by pelagic brown clays containing diagenetic manganiferous concretions characterized by very high Sr and Ba contents. The origin of these small nodules is probably related to the authigenesis of fecal pellets. The upper Eocene indurated section is made up of authigenic zeolites, clays, and Fe-Mn phases and is similar to the volcanic-sedimentary deposits described in deep basins and seamounts of the Pacific. These crusts and a polynucleated nodule within the overlying sediments have geochemical characteristics (high Ni, Co, and Cu contents) similar to those formed in the deep ocean under volcanic influences during periods of low sedimentation rates or sedimentary hiatuses. Volcaniclastic material is ubiquitous and peculiarly abundant in Eocene sections and can be related to the volcanic formation of Iceland in the North Atlantic.

(Table 3) Relative content of n-alkane groups in samples from hydrothermal fields of the Mid-Atlantic Ridge

Optimum conditions were selected for chromatographic separation of model mixtures of C12-C40 n-alkanes. For one of samples of hydrothermal deposits extraction conditions of hydrocarbons were studied and a sample preparation procedure was selected. The procedure was proposed to determine n-alkanes in samples of hydrothermal deposits by means of gas chromatography - mass spectrometry (GC-MS). Detection limit for n-alkanes was 3x10**-9 to 10**-8% depending on components. On the basis of the proposed procedure composition of n-alkanes was studied in samples of hydrothermal deposits collected at the Mid-Atlantic Ridge (Broken Spur, Lost City, and Rainbow hydrothermal fields). Analyses showed that samples contained C14-C35 n-alkanes. Concentrations of the n-alkanes were rather low and varied from 0.002 to 0.038 µg/g. Hypotheses concerning genesis of identified n-alkanes were offered.

Scintillation efficiency of liquid argon in low energy neutron-argon scattering

Experiments searching for weak interacting massive particles with noble gases such as liquid argon require very low detection thresholds for nuclear recoils. A determination of the scintillation efficiency is crucial to quantify the response of the detector at low energy. We report the results obtained with a small liquid argon cell using a monoenergetic neutron beam produced by a deuterium-deuterium fusion source. The light yield relative to electrons was measured for six argon recoil energies between 11 and 120 keV at zero electric drift field.

Dynamics of halocarbons in coastal surface waters during short term mesocosm experiments

The aim of the present study was to evaluate the influence of different light quality, especially ultraviolet radiation (UVR), on the dynamics of volatile halogenated organic compounds (VHOCs) at the sea surface. Short term experiments were conducted with floating gas-tight mesocosms of different optical qualities. Six halocarbons (CH3I, CHCl3, CH2Br2, CH2ClI, CHBr3 and CH2I2), known to be produced by phytoplankton, together with a variety of biological and environmental variables were measured in the coastal southern Baltic Sea and in the Raunefjord (North Sea). These experiments showed that ambient levels of UVR have no significant influence on VHOC dynamics in the natural systems. We attribute it to the low radiation doses that phytoplankton cells receive in a normal turbulent surface mixed layer. The VHOC concentrations were influenced by their production and removal processes, but they were not correlated with biological or environmental parameters investigated. Diatoms were most likely the dominant biogenic source of VHOCs in the Baltic Sea experiment, whereas in the Raunefjord experiment macroalgae probably contributed strongly to the production of VHOCs. The variable stable carbon isotope signatures (d13C values) of bromoform (CHBr3) also indicate that different autotrophic organisms were responsible for CHBr3 production in the two coastal environments. In the Raunefjord, despite strong daily variations in CHBr3 concentration, the carbon isotopic ratio was fairly stable with a mean value of -26 per mil. During the declining spring phytoplankton bloom in the Baltic Sea, the d13C values of CHBr3 were enriched in 13C and showed noticeable diurnal changes (-12 per mil ± 4). These results show that isotope signature analysis is a useful tool to study both the origin and dynamics of VHOCs in natural systems.

Isolation of recombinant antibody fragments (scFv) by phage display technology for detection of almond allergens in food products

Tree nut allergies are considered an important health issue in developed countries. To comply with the regulations on food labeling, reliable allergen detection methods are required. In this work we isolated almond-specific recombinant antibody fragments (scFv) from a commercial phage display library bypassing the use of live animals, hence being consistent with the latest policies on animal welfare. To this end an iterative selection procedure employing the Tomlinson I phage display library and a crude almond protein extract was carried out. Two different almond-specific scFv (named PD1F6 and PD2C9) were isolated after two rounds of biopanning, and an indirect phage ELISA was implemented to detect the presence of almond protein in foodstuffs. The isolated scFvs demonstrated to be highly specific and allowed detection of 40 ng mL?1 and 100 ng mL?1 of raw and roasted almond protein, respectively. The practical detection limit of the assay in almond spiked food products was 0.1 mg g?1 (110e120 ppm). The developed indirect phage ELISA was validated by analysis of 92 commercial food products, showing good correlation with the results obtained by a previously developed real-time PCR method for the detection of almond in foodstuffs. The selected phage clones can be affinity maturated to improve their sensitivity and genetically engineered to be employed in different assay formats.

Development, Characterization, and Application of a Cadmium-Selective Microelectrode for the Measurement of Cadmium Fluxes in Roots of Thlaspi Species and Wheat1

A Cd2+-selective vibrating microelectrode was constructed using a neutral carrier-based Cd ionophore to investigate ion-transport processes along the roots of wheat (Triticum aestivum L.) and two species of Thlaspi, one a Zn/Cd hyperaccumulator and the other a related nonaccumulator. In simple Cd(NO3)2 solutions, the electrode exhibited a Nernstian response in solutions with Cd2+ activities as low as 50 nm. Addition of Ca2+ to the calibration solutions did not influence the slope of the calibration curve but reduced the detection limit to a solution activity of 1 μm Cd2+. Addition of high concentrations of K+ and Mg2+ to the calibration solution to mimic the ionic composition of the cytoplasm affected neither the slope nor the sensitivity of the electrode, demonstrating the pH-insensitive electrode's potential for intracellular investigations. The electrode was assayed for selectivity and was shown to be at least 1000 times more selective for Cd2+ than for any of those potentially interfering ions tested. Flux measurements along the roots of the two Thlaspi species showed no differences in the pattern or the magnitude of Cd2+ uptake within the time frame considered. The Cd2+-selective microelectrode will permit detailed investigations of heavy-metal ion transport in plant roots, especially in the area of phytoremediation.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Análise de acetona em ar exalado: desenvolvimento de método eletroanalítico e algoritmo para processamento de sinais

Propõe-se método novo e completo para análise de acetona em ar exalado envolvendo coleta com pré-concentração em água, derivatização química e determinação eletroquímica assistida por novo algoritmo de processamento de sinais. Na literatura recente a acetona expirada vem sendo avaliada como biomarcador para monitoramento não invasivo de quadros clínicos como diabetes e insuficiência cardíaca, daí a importância da proposta. Entre as aminas que reagem com acetona para formar iminas eletroativas, estudadas por polarografia em meados do século passado, a glicina apresentou melhor conjunto de características para a definição do método de determinação por voltametria de onda quadrada sem a necessidade de remoção de oxigênio (25 Hz, amplitude de 20 mV, incremento de 5 mV, eletrodo de gota de mercúrio). O meio reacional, composto de glicina (2 mol·L-1) em meio NaOH (1 mol·L-1), serviu também de eletrólito e o pico de redução da imina em -1,57 V vs. Ag|AgCl constituiu o sinal analítico. Para tratamento dos sinais, foi desenvolvido e avaliado um algoritmo inovador baseado em interpolação de linha base por ajuste de curvas de Bézier e ajuste de gaussiana ao pico. Essa combinação permitiu reconhecimento e quantificação de picos relativamente baixos e largos sobre linha com curvatura acentuada e ruído, situação em que métodos convencionais falham e curvas do tipo spline se mostraram menos apropriadas. A implementação do algoritmo (disponível em http://github.com/batistagl/chemapps) foi realizada utilizando programa open source de álgebra matricial integrado diretamente com software de controle do potenciostato. Para demonstrar a generalidade da extensão dos recursos nativos do equipamento mediante integração com programação externa em linguagem Octave (open source), implementou-se a técnica da cronocoulometria tridimensional, com visualização de resultados já tratados em projeções de malha de perspectiva 3D sob qualquer ângulo. A determinação eletroquímica de acetona em fase aquosa, assistida pelo algoritmo baseado em curvas de Bézier, é rápida e automática, tem limite de detecção de 3,5·10-6 mol·L-1 (0,2 mg·L-1) e faixa linear que atende aos requisitos da análise em ar exalado. O acetaldeído, comumente presente em ar exalado, em especial, após consumo de bebidas alcoólicas, dá origem a pico voltamétrico em -1,40 V, contornando interferência que prejudica vários outros métodos publicados na literatura e abrindo possibilidade de determinação simultânea. Resultados obtidos com amostras reais são concordantes com os obtidos por método espectrofotométrico, em uso rotineiro desde o seu aperfeiçoamento na dissertação de mestrado do autor desta tese. Em relação à dissertação, também se otimizou a geometria do dispositivo de coleta, de modo a concentrar a acetona num volume menor de água gelada e prover maior conforto ao paciente. O método completo apresentado, englobando o dispositivo de amostragem aperfeiçoado e o novo e efetivo algoritmo para tratamento automático de sinais voltamétricos, está pronto para ser aplicado. Evolução para um analisador portátil depende de melhorias no limite de detecção e facilidade de obtenção eletrodos sólidos (impressos) com filme de mercúrio, vez que eletrodos de bismuto ou diamante dopado com boro, entre outros, não apresentaram resposta.

Ocorrência e caracterização de Giardia e Cryptosporidium em águas captadas para abastecimento público no município de Cajamar-SP e avaliação do risco

Introdução: O risco à saúde humana ocasionado pela contaminação biológica de águas captadas para abastecimento público é realçado pela ocorrência de surtos de doenças associadas aos protozoários Giardia e Cryptosporidium, que possuem baixas doses infecciosas e alta capacidade de sobrevivência no ambiente, além de serem capazes de resistir ao processo tradicional de desinfecção da água (cloração). Partindo-se da hipótese de que há um risco elevado de infecção por estes protozoários pela ingestão de água tratada por métodos convencionais e que fazem uso de mananciais superficiais impactados por contaminação biológica, resultando num possível incremento da incidência de diarréias, este estudo se propôs a verificar a ocorrência destes protozoários em águas captadas para abastecimento público no município de Cajamar-SP, caracterizar sua patogenicidade e avaliar o risco associado ao seu consumo através da água tratada. Métodos: Foram coletadas 48 amostras do ribeirão dos Cristais no ponto de captação da estação de tratamento de água, semanalmente, durante 12 meses (de 16/05/2013 a 21/05/2014). A detecção e a análise da concentração dos protozoários foram realizadas de acordo com Método 1623.1 da United States Environmental Protection Agency e a extração e caracterização dos espécies/genótipos de Giardia e Cryptosporidium foi realizada através metodologias moleculares e seqüenciamento. O risco de infecção pela ingestão de cistos de Giardia e oocistos de Cryptosporidium presentes na água tratada foi calculado usando a ferramenta da Avaliação Quantitativa do Risco Microbiológico, a partir dos dados de concentração dos patógenos obtidos pelo Método 1623.1, eficiência de remoção dos (oo)cistos durante o processo convencional de tratamento da água, modelo dose-resposta e taxa de ingestão diária de água para indivíduos menores de 5 anos e maiores de 21 anos. Resultados: Cistos de Giardia foram detectados em 83,3% das amostras (40/48), com concentrações variando desde o limite de detecção (<0,1) até 8,6 cistos/L. Oocistos de Cryptosporidium foram etectados em 37,5% das amostras (18/48), com concentrações variando desde o limite de detecção (<0,1) até 2 oocistos/L. As espécies/genótipos encontrados (Giardia intestinalis A e B e Cryptosporidium parvum e hominis) são característicos de contaminação antrópica e são frequentemente identificados em estudos epidemiológicos como responsáveis por surtos. A estimativa do risco anual de infecção por Giardia foi de 3,3x10-3 (IC95% 4,6x10-3) para crianças e de 11,5x10-3 (IC95% 13,3x10-3) para adultos, enquanto o risco por Cryptosporidium foi de 1,1x10-3 (IC95% 1,7x10-3) para crianças e de 3,9x10-3 (IC95% 5,0x10-3) para adultos. O incremento da incidência de diarréias foi observado no cenário de estudo após um acidente que resultou em transbordamento de esgotos não tratados no manancial, coincidindo com o aumento na detecção de (oo)cistos. Conclusão: Os resultados evidenciaram que a vulnerabilidade do ribeirão dos Cristais a contaminações biológicas pode culminar em um risco elevado de infecção e adoecimento por Giardia e Cryptosporidium através da ingestão de água tratada. Portanto, o caso é preocupante, tanto do ponto de vista do tratamento e abastecimento de água potável, quanto da degradação e contaminação do manancial, evidenciando a necessidade de se estabelecer medidas de intervenção direcionadas a promover a qualidade da água e garantir sua segurança

A Multiplex Real-Time PCR with High Resolution Melting Analysis for the Characterization of Antimicrobial Resistance in Neisseria gonorrhoeae.

Resistance to antibiotics used against Neisseria gonorrhoeae infections is a major public health concern. Antimicrobial resistance (AMR) testing relies on time-consuming culture-based methods. Development of rapid molecular tests for detecting AMR determinants could provide valuable tools for surveillance, epidemiological studies and to inform individual case management. We developed a fast (<1.5 hrs) SYBR-green based real-time PCR method with high resolution melting (HRM) analysis. One triplex and three duplex reactions included two sequences for N. gonorrhoeae identification and seven determinants of resistance to extended-spectrum cephalosporins (ESCs), azithromycin, ciprofloxacin, and spectinomycin. The method was validated by testing 39 previously fully-characterized N. gonorrhoeae strains, 19 commensal Neisseria spp., and an additional panel of 193 gonococcal isolates. Results were compared with culture-based AMR determination. The assay correctly identified N. gonorrhoeae and the presence or absence of the seven AMR determinants. There was some cross-reactivity with non-gonococcal Neisseria species and the detection limit was 10(3)-10(4) gDNA copies/reaction. Overall, the platform accurately detected resistance to ciprofloxacin (sensitivity and specificity, 100%), ceftriaxone (sensitivity 100%, specificity 90%), cefixime (sensitivity 92%, specificity 94%), azithromycin and spectinomycin (both sensitivity and specificity, 100%). In conclusion, our methodology accurately detects mutations generating resistance to antibiotics used to treat gonorrhea. Low assay sensitivity prevents direct diagnostic testing of clinical specimens but this method can be used to screen collections of gonococcal isolates for AMR more quickly than with current culture-based AMR testing.

Mineralogy, geochemistry, isotopic ratios and foraminifer occurrence in ODP Hole 183-1139A

Mixed terrigenous-pelagic sediments from the Oligocene-lower Miocene interval of Hole 1139A accumulated on the flank of an eroded alkalic volcano, Skiff Bank. In this study, I explore relationships among sediment fluxes, especially of organic carbon and the clay mineral by-products of silicate weathering, and lithologic, tectonic, climatic, and biologic forcing factors. Benthic foraminifers indicate that Skiff Bank had subsided to lower bathyal depths (1000-2000 m) by the Oligocene. Two prominent maxima in noncarbonate concentration at 28 and 22 Ma correspond to peaks in the terrigenous flux; also, high noncarbonate concentrations are associated with larger grain sizes (silt) and higher opal concentrations. These and higher-frequency variations of noncarbonate concentration were probably controlled by glacioeustatic/climatic changes, with higher noncarbonate concentrations caused by increased erosion during glacial lowstands. Around 27 Ma, benthic foraminiferal d18O values decreased 0.7 per mil as the noncarbonate concentration decreased after the 28-Ma maximum. A paucity of clay-sized sediment and clay minerals suggests that physical erosion, by waves and/or ice, predominated under weathering-limited conditions. Low organic carbon concentrations (~0.13 wt%) also suggest a harsh environment and/or poor preservation in coarse (>2 µm) sediments that were extensively bioturbated below the oxygen minimum zone.

Geochemistry of microtektites from Victoria Land Transantarctic Mountains

We extended the petrographic and geochemical dataset for the recently discovered Transantarctic Mountain microtektites in order to check our previous claim that they are related to the Australasian strewn field. Based on color and composition, the 465 microtektites so far identified include two groups of transparent glass spheres less than ca. 800 µm in diameter: the most abundant pale-yellow, or normal, microtektites, and the rare pale-green, or high-Mg, microtektites. The major element composition of normal microtektites determined through electron microprobe analysis is characterized by high contents of silica (SiO2 = 71.5 ± 3.6 (1 sigma) wt%) and alumina (Al2O3 = 15.5 ± 2.2 (1 sigma) wt%), low total alkali element contents (0.50-1.85 wt%), and MgO abundances <6 wt%. The high-Mg microtektites have a distinctly higher MgO content >10 wt%. Transantarctic Mountain microtektites contain rare silica-rich (up to 93 wt% SiO2) glassy inclusions similar to those found in two Australasian microtektites analyzed here for comparison. These inclusions are interpreted as partially digested, lechatelierite-like inclusions typically found in tektites and microtektites. The major and trace element (by laser ablation - inductively coupled plasma - mass spectrometry) abundance pattern of the Transantarctic Mountain microtektites matches the average upper continental crust composition for most elements. Major deviations include a strong to moderate depletion in volatile elements including Pb, Zn, Na, K, Rb, Sr and Cs, as a likely result of severe volatile loss during the high temperature melting and vaporization of crustal target rocks. The normal and high-Mg Transantarctic Mountain microtektites have compositions similar to the most volatile-poor normal and high-Mg Australasian microtektites reported in the literature. Their very low H2O and B contents (by secondary ion mass spectrometry) of 85 ± 58 (1 sigma) ?g/g and 0.53 ± 0.21 ?g/g, respectively, evidence the extreme volatile loss characteristically observed in tektites. The Sr and Nd isotopic compositions of multigrain samples of Transantarctic Mountain microtektites are 87Sr/86Sr ~ 0.71629 and 143Nd/144Nd ~ 0.51209, and fall into the Australasian tektite compositional field. The Nd model age calculated with respect to the chondritic uniform reservoir (CHUR) is TNdCHUR ~ 1.1 Ga, indicating a Meso-Proterozoic crustal source rock, as was derived for Australasian tektites as well. Coupled with the Quaternary age from the literature, the extended dataset presented in this work strengthens our previous conclusion that Transantarctic Mountain microtektites represent a major southward extension of the Australasian tektite/microtektite strewn field. Furthermore, the significant depletion in volatile elements (i.e., Pb, B, Na, K, Zn, Rb, Sr and Cs) of both normal and high-Mg Transantarctic Mountain microtektites relative to the Australasian ones provide us with further confirmation of a possible relationship between high temperature-time regimes in the microtektite-forming process and ejection distance.

Investigation of the coordinated functional activities of cytochrome P450 3A4 and P-glycoprotein in limiting the absorption of xenobiotics in Caco-2 cells

The coordination of the functional activities of intestinal CYP3A4 and P-gp in limiting the absorption of xenobiotics in Caco-2 cells was investigated. Growing Caco-2 cells were exposed to increasing concentrations of doxorubicin (1-2 μM) in plastic flasks to encourage a subpopulation of cells, that displayed an intrinsically higher multidrug resistance (mdr) phenotype than the parent cells, to survive and grow. Doxorubicin-exposed (hereinafter referred to as type I cells) and nonexposed Caco-2 cells (parent cells) on collagen-coated inserts were also treated with either 0 (control) or 0.25 μM 1α,25-dihydroxyvitamin D3 to promote cellular CYP3A4 expression. Increased P-gp protein expression, as detected by Western blotting, was noted in type I cells (213±54.35%) compared to that of parent cells (100±6.05%). Furthermore, they retained significantly less [3H]vincristine sulphate (p<0.05), a P-gp substrate, after efflux (272.89±11.86 fmol/mg protein) than the parent cells (381.39±61.82 fmol/mg protein). The expression of CYP3A4 in parental cells after 1α,25-dihydroxyvitamin D3 treatment was quantified to be 76.2±7.6 pmol/mg protein and comparable with that found in human jejunal enterocytes (70.0±20.0 pmol/mg protein). Type I cells, however, expressed a very low quantity of CYP3A4 both before and after the treatment that was beyond the minimum detection limit of Western blotting. Functionally, the rates of 1-hydroxylation of midazolam by CYP3A for both cell types ranged from 257.0±20.0 to 1057.0±46.0 pmol/min/mg protein. Type I cells, although having a higher P-gp expression and activity comparatively, metabolized midazolam less extensively than the parent cells. The results suggested that there were noncoordinated functional activities of intestinal CYP3A4 and P-gp in Caco-2 cells, although they both functioned independently to minimize intestinal epithelial absorption of xenobiotics. © 2002 Wiley-Liss, Inc. and the American Pharmaceutical Association.

Comparison of ion pair and buffered mobile phase chromatography of haloacetic acids using direct and indirect UV and fluorescence detection

Reversed-phase high performance liquid chromatographic methods for the analysis of Haloacetic acids have been developed and compared to conventional direct detection methods. Haloacetic acids commonly found in drinking water, including monochloro-, dichloro-, bromo-, iodo- and trichloroacetic acids- have been studied. The ion pairing agent benzyltributylammonium ion was studied in detail using indirect UV and indirect fluorescence detection. Five different competing ions were evaluated to decrease analysis times and lower the detection limit by this new method. The direct detection method utilized an ammonium sulfate buffer and UV detection yielding a detection limit of 100 ppb. The indirect method developed has the advantage of being able to simultaneously analyze UV and non-UV absorbing ions and molecules but requires long equilibration times and demonstrated lower sensitivity than the direct method. ^