Determinazione dei composti fenolici liberi e legati in farina di teff mediante HPLC-ESI-TOF-MS

Il teff (Eragrostis tef) è uno pseudocereale originario dell’Etiopia che recentemente si sta diffondendo in vari Paesi. Infatti presenta numerose caratteristiche positive (buon contenuto di fibra e composti fenolici, indice glicemico ridotto, assenza di glutine) che potrebbero renderlo adatto alla formulazione di alimenti funzionali o arricchiti, destinati a categorie della popolazione con particolari esigenze (diabetici, celiaci, neonati). I dati attualmente disponibili riguardo il profilo fenolico del teff sono estremamente carenti. Pertanto, lo scopo di questa tesi è la determinazione dei composti fenolici liberi e legati in una farina di teff, mediante la combinazione della cromatografia liquida ad alte prestazioni e la spettrometria di massa con analizzatore a tempo di volo (HPLC-ESI-TOF-MS). L’estrazione dei fenoli liberi e legati dal campione di farina è stata condotta seguendo il metodo messo a punto da Verardo et al. (2011). Dall'analisi dei rispettivi base peak chromatogram sono stati individuati 15 composti fenolici nell'estratto solubile e 5 nell'estratto insolubile. I fenoli liberi riscontrati sono esclusivamente flavonoidi: 11 derivati dall'apigenina, 2 derivati dalla luteolina e 2 composti acetilati derivati dalla vitexina, identificati per la prima volta nella farina di teff. L'estratto insolubile risulta composto da acidi fenolici, rappresentati dall'acido ferulico e i suoi derivati. Non è stato possibile effettuare la determinazione dei composti fenolici totali mediante saggio al reattivo di Folin-Ciocalteu a causa dell’intorbidimento dell’estratto in fase di diluizione: questo ha confermato il limite di tale metodologia, sebbene ampiamente utilizzata, nella determinazione dei composti fenolici.

Determination of levodopa in human plasma by high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS): application to a bioequivalence study

A sensitive, accurate and simple method using HPLC-MS/MS was developed and validated for levodopa quantitation in human plasma. Analysis was achieved on a pursuit® C18 analytical column (5 µm; 150 x 4.6 mm i.d.) using a mobile phase (methanol and water , 90:10, v/v) containing formic acid 0.5% v/v, after extracting the samples using a simple protein plasma precipitation with perchloric acid. The developed method was validated in accordance with ANVISA guidelines and was successfully applied to a bioequivalence study in 60 healthy volunteers demonstrating the feasibility and reliability of the proposed method.

DIRECT INFUSION ESI-MS APPLIED IN THE DETECTION OF BYPRODUCTS DUE TO REDUCTIVE DEGRADATION OF ACETAMIPRID BY ZERO-VALENT IRON

This study investigated the reductive degradation of acetamiprid (5 mg L-1) in aqueous medium (at pH 2.0) induced by zero-valent iron (50 mg). The process was monitored using high-performance liquid chromatography (HPLC) to determine the degradation rate as a function of reaction time, and direct infusion electrospray ionization mass spectrometry (DI-ESI-MS) to search for (and potentially characterize) any possible byproducts formed during degradation. The results obtained via HPLC showed that after 60 min, the degradation of the substrate reached nearly 100% in an acidic medium, whereas the mineralization rate (as determined by total organic carbon measurements) was as low as 3%. Data obtained by DI-ESI-MS showed that byproducts were formed mainly by insertions of hydrogen atoms into the nitrile, imine, and pyridine ring moieties, in addition to the observation of chlorine substitution by hydrogen replacement (hydrodechlorination) reactions.

Caratterizzazione mediante HPLC-MS di modifiche post-trasduzionali di proteine istoniche

Gli istoni sono proteine basiche che possono essere classificate in varie classi: H1, H2A, H2B, H3 e H4. Queste proteine formano l’ottamero proteico attorno al quale si avvolge il DNA per formare il nucleosoma che è l’unità fondamentale della cromatina. A livello delle code N-terminali, gli istoni possono essere soggetti a numerose modifiche posttraduzionali quali acetilazioni, metilazioni, fosforilazioni, ADP-ribosilazioni e ubiquitinazioni. Queste modifiche portano alla formazione di diversi siti di riconoscimento per diversi complessi enzimatici coinvolti in importanti processi come la riparazione e la replicazione del DNA e l’assemblaggio della cromatina. La più importante e la più studiata di queste modifiche è l’acetilazione che avviene a livello dei residui amminici della catena laterale dell’amminoacido lisina. I livelli corretti di acetilazione delle proteine istoniche sono mantenuti dall’attività combinata di due enzimi: istone acetil transferasi (HAT) e istone deacetilasi (HDAC). Gli enzimi appartenenti a questa famiglia possono essere suddivisi in varie classi a seconda delle loro diverse caratteristiche, quali la localizzazione cellulare, la dimensione, l’omologia strutturale e il meccanismo d’azione. Recentemente è stato osservato che livelli aberranti di HDAC sono coinvolti nella carcinogenesi; per questo motivo numerosi gruppi di ricerca sono interessati alla progettazione e alla sintesi di composti che siano in grado di inibire questa classe enzimatica. L’inibizione delle HDAC può infatti provocare arresto della crescita cellulare, apoptosi o morte cellulare. Per questo motivo la ricerca farmaceutica in campo antitumorale è mirata alla sintesi di inibitori selettivi verso le diverse classi di HDAC per sviluppare farmaci meno tossici e per cercare di comprendere con maggiore chiarezza il ruolo biologico di questi enzimi. Il potenziale antitumorale degli inibitori delle HDAC deriva infatti dalla loro capacità di interferire con diversi processi cellulari, generalmente non più controllati nelle cellule neoplastiche. Nella maggior parte dei casi l’attività antitumorale risiede nella capacità di attivare programmi di differenziamento, di inibire la progressione del ciclo cellulare e di indurre apoptosi. Inoltre sembra essere molto importante anche la capacità di attivare la risposta immunitaria e l’inibizione dell’angiogenesi. Gli inibitori delle HDAC possono essere a loro volta classificati in base alla struttura chimica, alla loro origine (naturale o sintetica), e alla loro capacità di inibire selettivamente le HDAC appartenenti a classi diverse. Non è ancora chiaro se la selettività di queste molecole verso una specifica classe di HDAC sia importante per ottenere un effetto antitumorale, ma sicuramente inibitori selettivi possono essere molto utili per investigare e chiarire il ruolo delle HDAC nei processi cellulari che portano all’insorgenza del tumore. Nel primo capitolo di questa tesi quindi è riportata un’introduzione sull’importanza delle proteine istoniche non solo da un punto di vista strutturale ma anche funzionale per il destino cellulare. Nel secondo capitolo è riportato lo stato dell’arte dell’analisi delle proteine istoniche che comprende sia i metodi tradizionali come il microsequenziamento e l’utilizzo di anticorpi, sia metodi più innovativi (RP-LC, HILIC, HPCE) ideati per poter essere accoppiati ad analisi mediante spettrometria di massa. Questa tecnica consente infatti di ottenere importanti e precise informazioni che possono aiutare sia a identificare gli istoni come proteine che a individuare i siti coinvolti nelle modifiche post-traduzionali. Nel capitolo 3 è riportata la prima parte del lavoro sperimentale di questa tesi volto alla caratterizzazione delle proteine istoniche mediante tecniche cromatografiche accoppiate alla spettrometria di massa. Nella prima fase del lavoro è stato messo a punto un nuovo metodo cromatografico HPLC che ha consentito di ottenere una buona separazione, alla linea di base, delle otto classi istoniche (H1-1, H1-2, H2A-1, H2A-2, H2B, H3-1, H3-2 e H4). La separazione HPLC delle proteine istoniche ha permesso di poter eseguire analisi accurate di spettrometria di massa mediante accoppiamento con un analizzatore a trappola ionica tramite la sorgente electrospray (ESI). E’ stato così possibile identificare e quantificare tutte le isoforme istoniche, che differiscono per il tipo e il numero di modifiche post-traduzionali alle quali sono soggette, previa estrazione da colture cellulari di HT29 (cancro del colon). Un’analisi così dettagliata delle isoforme non può essere ottenuta con i metodi immunologici e permette di eseguire un’indagine molto accurata delle modifiche delle proteine istoniche correlandole ai diversi stadi della progressione del ciclo e alla morte cellulare. Il metodo messo a punto è stato convalidato mediante analisi comparative che prevedono la stessa separazione cromatografica ma accoppiata a uno spettrometro di massa avente sorgente ESI e analizzatore Q-TOF, dotato di maggiore sensibilità e risoluzione. Successivamente, per identificare quali sono gli specifici amminoacidi coinvolti nelle diverse modifiche post-traduzionali, l’istone H4 è stato sottoposto a digestione enzimatica e successiva analisi mediante tecniche MALDI-TOF e LC-ESI-MSMS. Queste analisi hanno permesso di identificare le specifiche lisine acetilate della coda N-terminale e la sequenza temporale di acetilazione delle lisine stesse. Nel quarto capitolo sono invece riportati gli studi di inibizione, mirati a caratterizzare le modifiche a carico delle proteine istoniche indotte da inibitori delle HDAC, dotati di diverso profilo di potenza e selettività. Dapprima Il metodo messo a punto per l’analisi delle proteine istoniche è stato applicato all’analisi di istoni estratti da cellule HT29 trattate con due noti inibitori delle HDAC, valproato e butirrato, somministrati alle cellule a dosi diverse, che corrispondono alle dosi con cui sono stati testati in vivo, per convalidare il metodo per studi di inibizione di composti incogniti. Successivamente, lo studio è proseguito con lo scopo di evidenziare effetti legati alla diversa potenza e selettività degli inibitori. Le cellule sono state trattate con due inibitori più potenti, SAHA e MS275, alla stessa concentrazione. In entrambi i casi il metodo messo a punto ha permesso di evidenziare l’aumento dei livelli di acetilazione indotto dal trattamento con gli inibitori; ha inoltre messo in luce differenti livelli di acetilazione. Ad esempio il SAHA, potente inibitore di tutte le classi di HDAC, ha prodotto un’estesa iperacetilazione di tutte le proteine istoniche, mentre MS275 selettivo per la classe I di HDAC, ha prodotto modifiche molto più blande. E’ stato quindi deciso di applicare questo metodo per studiare la dose e la tempo-dipendenza dell’effetto di quattro diversi inibitori delle HDAC (SAHA, MS275, MC1855 e MC1568) sulle modifiche post-traduzionali di istoni estratti da cellule HT29. Questi inibitori differiscono oltre che per la struttura chimica anche per il profilo di selettività nei confronti delle HDAC appartenenti alle diverse classi. Sono stati condotti quindi studi di dose-dipendenza che hanno consentito di ottenere i valori di IC50 (concentrazione capace di ridurre della metà la quantità relativa dell’istone meno acetilato) caratteristici per ogni inibitore nei confronti di tutte le classi istoniche. E’ stata inoltre calcolata la percentuale massima di inibizione per ogni inibitore. Infine sono stati eseguiti studi di tempo-dipendenza. I risultati ottenuti da questi studi hanno permesso di correlare i livelli di acetilazione delle varie classi istoniche con la selettività d’azione e la struttura chimica degli inibitori somministrati alle cellule. In particolare, SAHA e MC1855, inibitori delle HDAC di classi I e II a struttura idrossamica, hanno causato l’iperacetilazione di tutte le proteine istoniche, mentre MC1568 (inibitore selettivo per HDAC di classe II) ha prodotto l’iperacetilazione solo di H4. Inoltre la potenza e la selettività degli inibitori nel provocare un aumento dei livelli di acetilazione a livello delle distinte classi istoniche è stata correlata al destino biologico della cellula, tramite studi di vitalità cellulare. E’ stato osservato che il SAHA e MC1855, inibitori potenti e non selettivi, somministrati alla coltura HT29 a dose 50 μM producono morte cellulare, mentre MS275 alla stessa dose produce accumulo citostatico in G1/G0. MC1568, invece, non produce effetti significatici sul ciclo cellulare. Questo studio ha perciò dimostrato che l’analisi tramite HPLC-ESI-MS delle proteine istoniche permette di caratterizzare finemente la potenza e la selettività di nuovi composti inibitori delle HDAC, prevedendone l’effetto sul ciclo cellulare. In maggiore dettaglio è risultato che l’iperacetilazione di H4 non è in grado di provocare modifiche significative sul ciclo cellulare. Questo metodo, insieme alle analisi MALDI-TOF e LC-ESI-MSMS che permettono di individuare l’ordine di acetilazione delle lisine della coda N-terminale, potrà fornire importanti informazioni sugli inibitori delle HDAC e potrà essere applicato per delineare la potenza, la selettività e il meccanismo di azione di nuovi potenziali inibitori di questa classe enzimatica in colture cellulari tumorali.

Identification of 48 homologues of phosphatidylethanol in blood by LC-ESI-MS/MS

Phosphatidylethanol (PEth) is an abnormal phospholipid carrying two fatty acid chains. It is only formed in the presence of ethanol via the action of phospholipase D (PLD). Its use as a biomarker for alcohol consumption is currently under investigation. Previous methods for the analysis of PEth included high-performance liquid chromatography (HPLC) coupled to an evaporative light scattering detector (ELSD), which is unspecific for the different homologues--improved methods are now based on time of flight mass spectrometry (TOF-MS) and tandem mass spectrometry (MS/MS). The intention of this work was to identify as many homologues of PEth as possible. A screening procedure using multiple-reaction monitoring (MRM) for the identified homologues has subsequently been established. For our investigations, autopsy blood samples collected from heavy drinkers were used. Phosphatidylpropanol 16:0/18:1 (internal standard) was added to the blood samples prior to liquid-liquid extraction using borate buffer (pH 9), 2-propanol and n-hexane. After evaporation, the samples were redissolved in the mobile phase and injected into the LC-MS/MS system. Compounds were separated on a Luna Phenyl Hexyl column (50 mm x 2 mm, 3 microm) by gradient elution, using 2 mM ammonium acetate and methanol/acetone (95/5; v/v). A total of 48 homologues of PEth could be identified by using precursor ion and enhanced product ion scans (EPI).

Chemo-, Regio- And Stereoselective Heck Arylation Of Allylated Malonates: Mechanistic Insights By Esi-ms And Synthetic Application Toward 5-arylmethyl-γ-lactones.

We describe herein a general method for the controlled Heck arylation of allylated malonates. Both electron-rich and electron-poor aryldiazonium salts were readily employed as the aryl-transfer agents in good yields and in high chemo-, regio-, and stereoselectivity without formation of decarboxylated byproducts. Reaction monitoring via ESI-MS was used to support the formation of chelated Pd species through the catalytic cycle. Additionally, some Heck adducts were successfully used in the total synthesis of pharmacologically active γ-lactones.

Esi(+)-ms And Gc-ms Study Of The Hydrolysis Of N-azobenzyl Derivatives Of Chitosan.

New N-p-chloro-, N-p-bromo-, and N-p-nitrophenylazobenzylchitosan derivatives, as well as the corresponding azophenyl and azophenyl-p-sulfonic acids, were synthesized by coupling N-benzylvchitosan with aryl diazonium salts. The synthesized molecules were analyzed by UV-Vis, FT-IR, 1H-NMR and 15N-NMR spectroscopy. The capacity of copper chelation by these materials was studied by AAS. Chitosan and the derivatives were subjected to hydrolysis and the products were analyzed by ESI(+)-MS and GC-MS, confirming the formation of N-benzyl chitosan. Furthermore, the MS results indicate that a nucleophilic aromatic substitution (SnAr) reaction occurs under hydrolysis conditions, yielding chloroaniline from N-p-bromo-, and N-p-nitrophenylazo-benzylchitosan as well as bromoaniline from N-p-chloro-, and N-p-nitrophenylazobenzyl-chitosan.

Online identification of chlorogenic acids, sesquiterpene lactones, and flavonoids in the Brazilian arnica Lychnophora ericoides Mart. (Asteraceae) leaves by HPLC-DAD-MS and HPLC-DAD-MS/MS and a validated HPLC-DAD method for their simultaneous analysis

Lychnophora ericoides Mart. (Asteraceae, Vernonieae) is a plant, endemic to Brazil, with occurrence restricted to the ""cerrado"" biome. Traditional medicine employs alcoholic and aqueous-alcoholic preparations of leaves from this species for the treatment of wounds, inflammation, and pain. Furthermore, leaves of L. ericoides are also widely used as flavorings for the Brazilian traditional spirit ""cachaca"". A method has been developed for the extraction and HPLC-DAD analysis of the secondary metabolites of L. ericoides leaves. This analytical method was validated with 11 secondary metabolites chosen to represent the different classes and polarities of secondary metabolites occurring in L. ericoides leaves, and good responses were obtained for each validation parameter analyzed. The same HPLC analytical method was also employed for online secondary metabolite identification by HPLC-DAD-MS and HPLC-DAD-MS/MS, leading to the identification of di-C-glucosylflavones, coumaroylglucosylflavonols, flavone, flavanones, flavonols, chalcones, goyazensolide, and eremantholide-type sesquiterpene lactones and positional isomeric series of chlorogenic acids possessing caffeic and/or ferulic moieties. Among the 52 chromatographic peaks observed, 36 were fully identified and 8 were attributed to compounds belonging to series of caffeoylferuloylquinic and diferuloylquinic acids that could not be individualized from each other.

Rapid Screening and Identification of Polar Constituents from Brazilian Arnica Lychnophora sp by LC-UV/DAD-ESI-MS and LC-UV/DAD-ESI-MS/MS Analysis

This paper describes an analytical method for the rapid screening and identification of the phenolic constituents present in the polar extracts of different Lychnophora spp. using LC-UV/DAD-ESI-MS and LC-UV/DAD-ESI-MS/MS. Compounds were identified based on UV, retention time, MS experiments and MS/MS of precursor ion or standard. On-line phytochemical investigation of Lychnophora spp. allowed for the identification of flavonoids, chlorogenic acid derivatives and lactones. Some of the observed compounds were for the first time identified in Lychnophora species in a fast analytical procedure. The data obtained here may be helpful to the investigation of polar constituents from other Lychnophora species.

A novel application of microwave-assisted extraction of polyphenols from brewer’s spent grain with HPLC-DAD-MS analysis

This paper reports a novel application of microwave-assisted extraction (MAE) of polyphenols from brewer’s spent grains (BSG). A 24 orthogonal composite design was used to obtain the optimal conditions of MAE. The influence of the MAE operational parameters (extraction time, temperature, solvent volume and stirring speed) on the extraction yield of ferulic acid was investigated through response surface methodology. The results showed that the optimal conditions were 15 min extraction time, 100 °C extraction temperature, 20 mL of solvent, and maximum stirring speed. Under these conditions, the yield of ferulic acid was 1.31±0.04% (w/w), which was fivefold higher than that obtained with conventional solid–liquid extraction techniques. The developed new extraction method considerably reduces extraction time, energy and solvent consumption, while generating fewer wastes. HPLC-DADMS analysis indicated that other hydroxycinnamic acids and several ferulic acid dehydrodimers, as well as one dehydrotrimer were also present, confirming that BSG is a valuable source of antioxidant compounds.

Analysis of early synthetic dyes with HPLC-DAD-MS: an important database for analysis of colorants used in cultural heritage

Presented thesis at Faculdade de Ciências e Tecnologias, Universidade de Lisboa, to obtain the Master Degree in Conservation and Restoration of Textiles

Estudi de la interacció de tres complexos de Pt amb proteïnes i oligonucleòtids mitjançant ESI-MS

En aquest treball s’investiga la reactivitat de tres complexos de Pt, cisplatí, complex 1, [Pt(dmba)(aza-N1)(dmso)], complex 2, i [Pt(dmba)(N9-9AA)(PPh3)]+, complex 3; els quals presenten activitat antitumoral, amb diferents proteïnes i oligonucleòtids mitjançant espectrometria de masses (ESI-TOF MS). ). L’estudi del cisplatí, 1, droga molt coneguda i emprada avui en dia pel tractament de molts tipus de càncer, permet comparar la reactivitat dels nous complexos d’estudi, 2 i 3, els quals presenten un IC50 més baix que el cisplatí en algunes línies de cèl·lules tumorals.

Application of direct-infusion ESI-MS/MS for toxicological screening.

BACKGROUND: Direct-infusion ESI-MS/MS is a powerful approach for the identification of substances in complex mixtures. The aim of this work was to investigate its applicability to the toxicological screening of blood samples. A simple protein precipitation was used, followed by a 15 min infusion of the extract in the mass spectrometer. RESULTS: The application of the procedure to commercial quality controls and authentic post-mortem blood samples demonstrated that the direct-infusion ESI-MS/MS approach enables the simultaneous identification of substances that require different chromatographic conditions. However, poor sensitivity was observed for benzodiazepine, amphetamines and opiate compounds. CONCLUSION: Considering the facile implementation and positive performance of direct-infusion ESI-MS/MS, this approach may to be a valuable complementary technique for systematic toxicological analysis procedures.

Screening for wound-induced oxylipins in Arabidopsis thaliana by differential HPLC-APCI/MS profiling of crude leaf extracts and subsequent characterisation by capillary-scale NMR

A simple non-targeted differential HPLC-APCI/MS approach has been developed in order to survey metabolome modifications that occur in the leaves of Arabidopsis thaliana following wound-induced stress. The wound-induced accumulation of metabolites, particularly oxylipins, was evaluated by HPLC-MS analysis of crude leaf extracts. A generic, rapid and reproducible pressure liquid extraction procedure was developed for the analysis of restricted leaf samples without the need for specific sample preparation. The presence of various oxylipins was determined by head-to-head comparison of the HPLC-MS data, filtered with a component detection algorithm, and automatically compared with the aid of software searching for small differences in similar HPLC-MS profiles. Repeatability was verified in several specimens belonging to different series. Wound-inducible jasmonates were efficiently highlighted by this non-targeted approach without the need for complex sample preparation as is the case for the 'oxylipin signature' procedure based on GC-MS. Furthermore this HPLC-MS screening technique allowed the isolation of induced compounds for further characterisation by capillary-scale NMR (CapNMR) after HPLC scale-up. In this paper, the screening method is described and applied to illustrate its potential for monitoring polar and non-polar stress-induced constituents as well as its use in combination with CapNMR for the structural assignment of wound-induced compounds of interest

Development and validation of a method for the analysis of tetracyclines in chicken-muscle by liquid chromatography-electrospray-mass spectrometry in tandem (LC-ESI-MS/MS)

A LC-ESI-MS/MS method was developed and validated according to the European Union decision 2002/657/EC, for the determination of tetracyclines (TCs) in chicken-muscle since Europe is one of the main markets for Brazilian products. Linearity of r > 0.9979, limits of quantification in the range of 7.0-35.0 ng/g, average recoveries of 89.38 - 106.27%, within-day and between-day precision were adequate for all TCs. The decision limit and the detection capability were 93.00-106.46 ng/g and 95.84-114.38 ng/g, respectively. This method is suitable for application in surveillance programmes of residues of TCs in chicken-muscle samples.