A simple spectrophotometric method for the determination of methyldopa using p-chloranil in the presence of hydrogen peroxide

A simple, rapid and sensitive spectrophotometric method has been developed for the determination of methyldopa in pharmaceutical formulations. The method is based on the reaction between tetrachloro-p-benzoquinone (p-chloranil) and methyldopa, accelerated by hydrogen peroxide (H2O2), producing a violet-red compound (λmax = 535 nm) at ambient temperature (25.0 ± 0.2 ºC). Experimental design methodologies were used to optimize the measurement conditions. Beer's law is obeyed in a concentration range from 2.10 x 10-4 to 2.48 x 10-3 mol L-1 (r = 0.9997). The limit of detection was 7.55 x 10-6 mol L-1 and the limit of quantification was 2.52 x 10-5 mol L-1. The intraday precision and interday precision were studied for 10 replicate analyses of 1.59 x 10-3 mol L-1 methyldopa solution and the respective coefficients of variation were 0.7 and 1.1 %. The proposed method was successfully applied to the determination of methyldopa in commercial brands of pharmaceuticals. No interferences were observed from the common excipients in the formulations. The results obtained by the proposed method were favorably compared with those given by the Brazilian Pharmacopoeia procedure at 95 % confidence level.

Photo-Fenton process for treating biological laboratory wastewater containing formaldehyde

Laboratories consume great amounts of hazardous chemicals substances and consequently generate wastewater containing them, for example formaldehyde. This substance is widely utilized to preserve biological samples generating many liters of this residue every year. The present work proposes the use of the photo-Fenton process to treat formaldehyde wastewater using sunlight irradiation. Some aspects were investigated such as the iron source, sample and hydrogen peroxide concentration and also the use of stirred systems. The use of ferrioxalate (0.5 mmol L-1) improved the efficiency of the process in relation to the use of iron nitrate, while at least 1.0 mol L-1 H2O2 is necessary to treat the sample of the 500 mg C L-1. Under these conditions, every formaldehyde detectable was degradeted and 89% of the dissolved organic carbon was removed in two hours of exposure to sunlight. These results are satisfaction considerate for São Paulo State Environmental Agency.

Estudo de estabilidade do fosfato dissódico de prednisolona em condições de estresse oxidativo e térmico, em formulação oral

Este trabalho consistiu em investigar o processo de degradação do fármaco Fosfato Sódico de Prednisolona (FSP) na forma farmacêutica de solução oral por meio de ensaios de degradação, avaliando-se os parâmetros de acordo com a Resolução nº. 899/2003 da ANVISA e o processo de degradação do fármaco. O método por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE), desenvolvido para o doseamento do fármaco, foi validado a fim de comprovar sua aplicabilidade como indicativo de estabilidade, assegurando a confiabilidade do mesmo. Após o método ser validado no estudo da degradação do fármaco, comprovou-se que em condições drásticas de estresse oxidativo (H2O2 30%) e temperatura a 60°C, a degradação do fármaco é dependente de sua concentração (cinética de primeira ordem). Os resultados apresentaram-se satisfatórios, demonstrando que este método é adequado para investigação da formação de produtos de degradação na forma farmacêutica solução oral.

Biossensor amperométrico para determinação de peróxido de hidrogênio em leite

Um biossensor amperométrico foi desenvolvido para detecção de peróxido de hidrogênio em amostras de leite. O biossensor foi construído a partir da imobilização de enzima peroxidase sobre eletrodo impresso de carbono. Parâmetros de otimização visando um melhor desempenho do biossensor foram avaliados. O biossensor apresentou linearidade no intervalo de 5,0 a 40,0 µ mol L-1 de H2O2 em tampão fosfato. Em amostras de leite sem diluição, os limites de detecção e quantificação foram de 0,42 µmol L-1 e 1,39 µmol L-1, respectivamente. O biossensor mostrou-se uma alternativa sensível e de baixo custo na detecção de H2O2 em amostras adulteradas de leite.

Detecção in situ de espécies reativas de oxigênio em feijoeiro tratado com extratos de Pycnoporus sanguineus e inoculado com Colletotrichum lindemuthianum

Este trabalho teve como objetivo detectar in situ a formação de espécies reativas de oxigênio (ERO'S), particularmente peróxido de hidrogênio (H2O2) e radical superóxido (O2.- ), em plantas de feijão tratadas com extrato aquoso de micélio e de basidiocarpo de Pycnoporus sanguineus, em concentração de 5% (p/v), e inoculadas após 3 dias com Colletotrichum lindemuthianum. As avaliações foram realizadas às 48, 96 e 192 h após a inoculação (hai). Água destilada, azoxystrobin (40 mg i.a. L-1 ) e acibenzolar-S-metil (75 mg i.a. L-1 ) foram utilizados como tratamentos controle. Foi detectada formação de H2O2 em 48 hai apenas para o tratamento com extrato de basidiocarpo. Para O2. , foi detectada a formação principalmente para o tratamento com extrato de micélio em 48 hai. Em 192 hai todos os tratamentos apresentaram reação para H2O2 e O2.- nas células epidérmicas e do mesófilo, provavelmente em decorrência do processo infeccioso. Estes resultados indicam o potencial dos extratos de P. sanguineus na indução de ERO's em feijoeiro no início da infecção, o que pode contribuir para a redução da severidade de antracnose.

Tratamentos para acelerar a germinação e reduzir a deterioração das sementes de Ormosia nitida Vog

O trabalho foi conduzido no Laboratório de Sementes do Centro de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Espírito Santo, objetivando avaliar tratamentos para acelerar a germinação e reduzir a deterioração de sementes de Ormosia nitida. Foram conduzidos dois experimentos em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. No primeiro estudo, feito em papel substrato, os tratamentos foram sementes intactas, escarificação mecânica e escarificação química com H2SO4 durante 10 min. No segundo estudo feito em placas de Petri, os tratamentos utilizados foram sementes intactas (controle); escarificação mecânica; escarificação mecânica + pré-embebição por 24 horas; H2O2 no substrato; e escarificação química com H2SO4 durante 1, 5, 10,15, 20, 25 e 30 min. Foram avaliados o vigor, através do índice de velocidade de germinação, e a germinação, através da porcentagem de plântulas normais. A todos os tratamentos pré-germinativos foram apresentados respostas positivas na porcentagem e velocidade de germinação em relação ao controle. A escarificação mecânica e o H2O2 no substrato proporcionaram aumento significativo na velocidade e porcentagem de germinação das sementes, com redução da deterioração.

Ação dos meios reativos peróxido de hidrogênio e carvão ativado na remediação de solos contaminados por BTEX

Esta pesquisa teve como objetivo avaliar o potencial das barreiras reativas permeáveis (BRP) na redução dos hidrocarbonetos aromáticos BTEX (Benzeno, Tolueno, Etilbenzeno e Xilenos) no solo, provenientes de vazamento de gasolina. O experimento foi conduzido em escala laboratorial, simulando dois tipos de BRP, denominadas de AS (H2O2 + solo) e de ACA (H2O2 + carvão ativado). Foram determinadas as concentrações dos BTEX na amostra da gasolina ao entrar na BRP e no percolado, em tempos de retenção preestabelecidos de 24; 36; 48; 60; 72 e 84 h, utilizando cromatografia gasosa. Os resultados obtidos mostraram que as duas barreiras reativas reduziram a concentração dos BTEX, próximo a níveis permissíveis de contaminação e de prevenção, e a barreira ACA apresentou os melhores resultados.

Kloorifenoleja sisältävien jätevesien AOP-käsittely

Kirjallisuustyössä tutkittiin tehostetun hapetuksen menetelmiä (engl. Advanced Oxidation Processes, AOPs) kloorifenolien käsittelyssä. Tutkittava aine valittiin US EPA:n (United States Environmental Protection Agency) ympäristölle haitallisten aineiden listalta. Työssä tutkitut AOP-menetelmät olivat otsonointi kasvatetussa pH:ssa, O3/H2O2-prosessi, fotolyyttinen otsonointi (O3/UV), H2O2/UV-prosessi ja Fenton-prosessi (H2O2+Fe2+). AOP-käsittelyssä OH-radikaalien oletetaan pääosin aiheuttavan epäpuhtauksien hapettumisen. Kirjallisuustyössä tutkittiin OH-radikaaleihin vaikuttavien parametrien, kuten pH:n, lämpötilan sekä hapettimien ja hapetettavan aineen konsentraatioiden vaikutusta kloorifenolien hapetusprosessissa. Työn tarkoituksena oli selvittää tehokkain AOP-käsittely kloorifenoleja sisältävien jätevesien käsittelylle. AOP-käsittelyjen tehokkuutta verrattiin hajoamisnopeusvakioiden, puoliintumisaikojen sekä hapettimen kemikaalikulutuksen ja kustannuksen perusteella. Fenton-prosessin ja otsonoinnin pH:ssa 9 todettiin olevan tehokkaimpia menetelmiä kloorifenolien hapetuksessa. Fenton-prosessin hapetusnopeus oli tehokkaampaa 4-CP:n ja 2,4-DCP:n hapetuksessa, kun taas otsonointi pH:ssa 9 hapetti nopeammin 2,3,4,6-TeCP:n ja 2,4,6-TCP:n. Kustannustehokkuuden perusteella Fenton-prosessi oli otsonointia tehokkaampi. Parhaan menetelmän valinta kloorifenoleiden poistamiseksi oli vaikeaa, sillä useissa tutkimuksissa oli tutkittu vain yhtä menetelmää. Lisäksi eri tutkimuksissa käytetyt prosessiolosuhteet olivat erilaiset, joka hankaloitti tutkimusten vertailua. Lopullinen AOP-menetelmän valinta tulisikin suorittaa vasta laboratoriotutkimusten jälkeen.

Prevalência e caracterização de espécies de lactobacilos vaginais em mulheres em idade reprodutiva sem vulvovaginites

OBJETIVO: identificar espécies de lactobacilos isolados do conteúdo vaginal de mulheres saudáveis e assintomáticas; determinar as espécies mais prevalentes e caracterizá-las fenotipicamente. MÉTODOS: lactobacilos foram isolados em meio seletivo a partir de amostras de conteúdo vaginal de 135 mulheres, sem queixa de corrimento e com diagnóstico laboratorial negativo para infecções vaginais, acompanhadas em um ambulatório de Planejamento Familiar. Os isolados foram identificados por PCR multiplex e, quando necessário, submetidos ao sequenciamento do gene RNAr 16S. Foram também avaliados quanto à acidificação do meio de cultura, à produção de ácido láctico, de H2O2, bacteriocinas e a capacidade de adesão às células epiteliais. RESULTADOS: oitenta e três cepas de lactobacilos foram isoladas e identificadas, sendo as espécies predominantes L. crispatus (30,1%), L. jensenii (26,5%), L. gasseri (22,9%) e L. vaginalis (8,4%). Apenas 20 destes isolados não produziram H2O2 em quantidades detectáveis. Das 37 linhagens selecionadas para teste de adesão a células epiteliais, 12 apresentaram adesão entre 50 a 69%, 10 apresentaram 70% ou mais, e as restantes pouca ou nenhuma adesão. Nenhum dos isolados produziu bacteriocinas. CONCLUSÕES: as espécies de lactobacilos mais prevalentes em mulheres sem vulvovaginites, isoladas em meio de cultura seletivo e identificadas por métodos moleculares, foram L. crispatus, L. jensenii e L. gasseri. Além de mais frequentes, tais linhagens também apresentaram melhor produção de H2O2 e atingiram menores valores de pH em meio de cultura.

Development of an environmentally friendly method of starch oxidation by hydrogen peroxide and a complex water-soluble Iron catalyst

Oxidized starch is a key component in the paper industry, where it is used as both surfacing sizer and filler. Large quantities are annually used for this purpose; however, the methods for the oxidation are not environmentally friendly. In our research, we have studied the possibility to replace the harmful oxidation agents, such as hypochlorite or iodates and transition metal catalysts, with a more environmentally friendly oxidant, hydrogen peroxide (H2O2), and a special metal complex catalyst (FePcS), of which only a small amount is needed. The work comprised batch and semi-batch studies by H2O2, ultrasound studies of starch particles, determination of low-molecular by-products and determination of the decomposition kinetics of H2O2 in the presence of starch and the catalyst. This resulted in a waste-free oxidation method, which only produces water and oxygen as side products. The starch oxidation was studied in both semi-batch and batch modes in respective to the oxidant (H2O2) addition. The semi-batch mode proved to yield a sufficient degree of substitution (COOH groups) for industrial purposes. Treatment of starch granules by ultrasound was found to improve the reactivity of starch. The kinetic results were found out to have a rather complex pattern – several oxidation phases were observed, apparently due to the fact that the oxidation reaction in the beginning only took place on the surface, whereas after a prolonged reaction time, partial degradation of the solid starch granules allowed further reaction in the interior parts. Batch-mode experiments enabled a more detailed study of the mechanisms of starch in the presence of H2O2 and the catalyst, but yielded less oxidized starch due to rapid decomposition of H2O2 due to its high concentrations. The effect of the solid-liquid (S/L) ratio in the reaction system was studied in batch experiments. These studies revealed that the presence of the catalyst and the starch enhance the H2O2 decomposition.

Efeito da suplementação in vitro de selênio sobre neutrόfilos do leite e sanguíneos em vacas leiteras

O presente estudo avaliou o efeito da suplementação in vitro de selênio sobre a produção intracelular de perόxido de hidrogênio (H2O2) por leucόcitos polimorfonucleares do leite e do sangue em bovinos. Assim, 10 e 20 amostras de sangue e leite, respectivamente, foram incubadas com 0 mg (controle) ou 10μM de selenito de sόdio. A determinação da produção intracelular de peróxido de hidrogênio se deu por citometria de fluxo através da utilização do 2´,7´ diclorodihidrofluoresceína diacetato como sonda. A mensuração do conteúdo de selênio foi avaliada pela atividade da glutationa peroxidase eritrocitária. Os leucócitos polimorfonucleares tanto sanguíneos quanto do leite apresentaram significativo aumento na produção intracelular de H2O2 com a suplementação in vitro de selênio. Desta forma, o presente estudo apontou para aumento da produção intracelular de H2O2, indicando aumento da capacidade microbicida dos leucócitos polimorfonucleares sanguíneos e lácteos mesmo em animais com níveis adequados de selênio.

Viabilidade celular, fagocitose e espraiamento de fagócitos mononucleares, e liberação de peróxido de hidrogênio por leucócitos de glândulas mamárias bovinas sadias e infectadas

O presente estudo objetivou avaliar a viabilidade celular, a capacidade de fagocitose e espraiamento pelos fagócitos mononucleares, e a liberação de peróxido de hidrogênio (H2O2) por leucócitos oriundos de glândulas mamárias bovinas sadias e infectadas. Deste modo, 94 amostras foram divididas de acordo com os resultados da cultura bacteriológica e da contagem de células somáticas (CCS). O presente estudo não encontrou diferenças na viabilidade celular, e nos índices de fagocitose e espraiamento entre os diferentes grupos. No entanto, a liberação de H2O2 oriundos dos quartos mamários infectados, infectados por Streptococcus spp. ou Corynebacterium spp. foi menor do que nas amostras de leite provenientes dos quartos mamários sadios. Ao estimar a concentração de H2O2 mL-1 leite observou-se que as amostras de quartos mamários positivos no exame bacteriológico, infectados por Staphylococcus spp. e negativos no exame bacteriológico com alta celularidade foram maiores que aquelas provenientes de quartos mamários sadios. Observou-se também correlação positiva entre a CCS e a viabilidade celular e os índices de fagocitose e espraiamento; e correlação negativa entre a liberação de H2O2 e a CCS e a viabilidade celular. Conclui-se que a CCS, assim como a sua viabilidade e função, são conceitos intimamente relacionados com a saúde da glândula mamária.

Electro-Oxidation Treatment of Pulp and Paper Mill Circulating Waters and Wastewaters

Interest in water treatment by electrochemical methods has grown in recent years. Electrochemical oxidation has been applied particularly successfully to degrade different organic pollutants and disinfect drinking water. This study summarizes the effectiveness of the electrochemical oxidation technique in inactivating different primary biofilm forming paper mill bacteria as well as sulphide and organic material in pulp and paper mill wastewater in laboratory scale batch experiments. Three different electrodes, borondoped diamond (BDD), mixed metal oxide (MMO) and PbO2, were employed as anodes. The impact on inactivation efficiency of parameters such as current density and initial pH or chloride concentration of synthetic paper machine water was studied. The electrochemical behaviour of the electrodes was investigated by cyclic voltammetry with MMO, BDD and PbO2 electrodes in synthetic paper mill water as also with MMO and stainless steel electrodes with biocides. Some suggestions on the formation of different oxidants and oxidation mechanisms were also presented during the treatment. Aerobic paper mill bacteria species (Deinococcus geothermalis, Pseudoxanthomonas taiwanensis and Meiothermus silvanus) were inactivated effectively (>2 log) at MMO electrodes by current density of 50 mA/cm2 and the time taken three minutes. Increasing current density and initial chloride concentration of paper mill water increased the inactivation rate of Deinococcus geothermalis. The inactivation order of different bacteria species was Meiothermus silvanus > Pseudoxanthomonas taiwanensis > Deinococcus geothermalis. It was observed that inactivation was mainly due to the electrochemically generated chlorine/hypochlorite from chloride present in the water and also residual disinfection by chlorine/hypochlorite occurred. In real paper mill effluent treatment sulphide oxidation was effective with all the different initial concentrations (almost 100% reduction, current density 42.9 mA/cm2) and also anaerobic bacteria inactivation was observed (almost 90% reduction by chloride concentration of 164 mg/L and current density of 42.9 mA/cm2 in five minutes). Organic material removal was not as effective when comparing with other tested techniques, probably due to the relatively low treatment times. Cyclic voltammograms in synthetic paper mill water with stainless steel electrode showed that H2O2 could be degraded to radicals during the cathodic runs. This emphasises strong potential of combined electrochemical treatment with this biocide in bacteria inactivation in paper mill environments.

Development of porous glass-fiber reinforced composite for bone implants. Evaluation of antimicrobial effect and implant fixation

Cranial bone reconstructions are necessary for correcting large skull bone defects due to trauma, tumors, infections and craniotomies. Traditional synthetic implant materials include solid or mesh titanium, various plastics and ceramics. Recently, biostable glass-fiber reinforced composites (FRC), which are based on bifunctional methacrylate resin, were introduced as novel implant solution. FRCs were originally developed and clinically used in dental applications. As a result of further in vitro and in vivo testing, these composites were also approved for clinical use in cranial surgery. To date, reconstructions of large bone defects were performed in 35 patients. This thesis is dedicated to the development of a novel FRC-based implant for cranial reconstructions. The proposed multi-component implant consists of three main parts: (i) porous FRC structure; (ii) bioactive glass granules embedded between FRC layers and (iii) a silver-polysaccharide nanocomposite coating. The porosity of the FRC structure should allow bone ingrowth. Bioactive glass as an osteopromotive material is expected to stimulate the formation of new bone. The polysaccharide coating is expected to prevent bacterial colonization of the implant. The FRC implants developed in this study are based on the porous network of randomly-oriented E-glass fibers bound together by non-resorbable photopolymerizable methacrylate resin. These structures had a total porosity of 10–70 volume %, of which > 70% were open pores. The pore sizes > 100 μm were in the biologically-relevant range (50-400 μm), which is essential for vascularization and bone ingrowth. Bone ingrowth into these structures was simulated by imbedding of porous FRC specimens in gypsum. Results of push-out tests indicated the increase in the shear strength and fracture toughness of the interface with the increase in the total porosity of FRC specimens. The osteopromotive effect of bioactive glass is based on its dissolution in the physiological environment. Here, calcium and phosphate ions, released from the glass, precipitated on the glass surface and its proximity (the FRC) and formed bone-like apatite. The biomineralization of the FRC structure, due to the bioactive glass reactions, was studied in Simulated Body Fluid (SBF) in static and dynamic conditions. An antimicrobial, non-cytotoxic polysaccharide coating, containing silver nanoparticles, was obtained through strong electrostatic interactions with the surface of FRC. In in vitro conditions the lactose-modified chitosan (chitlac) coating showed no signs of degradation within seven days of exposure to lysozyme or one day to hydrogen peroxide (H2O2). The antimicrobial efficacy of the coating was tested against Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa. The contact-active coating had an excellent short time antimicrobial effect. The coating neither affected the initial adhesion of microorganisms to the implant surface nor the biofilm formation after 24 h and 72 h of incubation. Silver ions released to the aqueous environment led to a reduction of bacterial growth in the culture medium.

Talousvesilaitoksen saostusvaiheen tehostaminen esihapetuksella – Case Suomen Sokeri Oy:n vedenkäsittely

Diplomityö tehtiin Suomen Sokeri Oy:n vesilaitokselle Vihreän Kemian laboratoriossa. Prosessia tarkasteltiin saostuksen osalta ja tavoitteena oli sen kehittäminen esihapetusmenetelmän tai saostuskemikaalin vaihdon avulla. Tarkastelu tehtiin orgaanisen, kiintoaineksen ja metallien poiston, desinfiointitehon sekä ympäristöystävällisyyden osalta. Potentiaalisia esihapetusmenetelmiä (kaliumpermanganaatti, vetyperoksidi, valokemiallinen, H2O2/UV, valokatalyyttinen, TiO2/UV, H2O2/ultraääni sekä esihapetus peretikkahapolla) tarkasteltiin eri pitoisuuksilla ja tehoilla laboratoriomittakaavassa jar-testin avulla. Saostustehoa testattiin alumiinikloridilla ja ferrisulfaatilla. Raakaveden laadun muutoksia eri vaiheissa seurattiin laboratorioanalyysein. Hapetusmenetelmien desinfiointiteho, vaikutukset syanobakteereihin ja -toksiineihin sekä reaktioissa syntyvät sivutuotteet kartoitettiin teorian perusteella. Työn tuloksien perusteella kaliumpermanganatti, vetyperoksidi erityisesti kehittyneenä hapetustekniikkana sekä valokatalyyttinen menetelmä tehostivat vedenkäsittelyä, mutta koska TiO2/UV- tai ultraäänihapetukselle ei ole vielä olemassa kaupallista sovellusta laitosmittakaavassa niin suositeltavat menetelmät ovat KMnO4- ja H2O2(/UV)-hapetukset jatkotutkimussuositukset huomioiden. Peretikkahappo ei tämän tutkimuksen perusteella vaikuttanut suositeltavalta hapetusmenetelmältä, mutta sen sijaan teorian perusteella potentiaaliselta desinfektioaineelta myös talousvedenpuhdistukseen. Opinnäytetyötä eri hapetusmenetelmien osalta talousvedelle ei ole aiemmin tehty eikä peretikkahappohapetuksesta ole laajalti aiempaa tutkimustietoa. Kokeellisen osuuden tulokset antavat uutta tietoa menetelmien soveltuvuudesta vastaaville laitoksille.