Entwicklung von chiralen- sowie RP-HPLC-Methoden in Verbindung mit hochauflösender MS und deren Anwendung zur Analyse sekundärer organischer Aerosole in der Atmosphäre

Die Erdatmosphäre besteht hauptsächlich aus Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%) und Edelga¬sen. Obwohl Partikel weniger als 0,1% ausmachen, spielen sie eine entscheidende Rolle in der Chemie und Physik der Atmosphäre, da sie das Klima der Erde sowohl direkt als auch indirekt beeinflussen. Je nach Art der Bildung unterscheidet man zwischen primären und sekundären Partikeln, wobei primäre Partikel direkt in die Atmosphäre eingetragen werden. Sekundäre Partikel hingegen entstehen durch Kondensation von schwerflüchtigen Verbindungen aus der Gasphase, welche durch Reaktionen von gasförmigen Vorläufersubstanzen (volatile organic compounds, VOCs) mit atmosphärischen Oxidantien wie Ozon oder OH-Radikalen gebildet werden. Da die meisten Vorläufersubstanzen organischer Natur sind, wird das daraus gebil¬dete Aerosol als sekundäres organisches Aerosol (SOA) bezeichnet. Anders als die meisten primären Partikel stammen die VOCs überwiegend aus biogenen Quellen. Es handelt sich da¬bei um ungesättigte Kohlenwasserstoffe, die bei intensiver Sonneneinstrahlung und hohen Temperaturen von Pflanzen emittiert werden. Viele der leichtflüchtigen Vorläufersubstanzen sind chiral, sowohl die Vorläufer als auch die daraus gebildeten Partikel werden aber in den meisten Studien als eine Verbindung betrachtet und gemeinsam analysiert. Die mit Modellen berechneten SOA-Konzentrationen, welche auf dieser traditionellen Vorstellung der SOA-Bil¬dung beruhen, liegen deutlich unterhalb der in der Atmosphäre gefundenen, so dass neben diesem Bildungsweg auch noch andere SOA-Bildungsarten existieren müssen. Aus diesem Grund wird der Fokus der heutigen Forschung vermehrt auf die heterogene Chemie in der Partikelphase gerichtet. Glyoxal als Modellsubstanz kommt hierbei eine wichtige Rolle zu. Es handelt sich bei dieser Verbindung um ein Molekül mit einem hohen Dampfdruck, das auf Grund dieser Eigenschaft nur in der Gasphase zu finden sein sollte. Da es aber über zwei Alde¬hydgruppen verfügt, ist es sehr gut wasserlöslich und kann dadurch in die Partikelphase über¬gehen, wo es heterogenen chemischen Prozessen unterliegt. Unter anderem werden in An¬wesenheit von Ammoniumionen Imidazole gebildet, welche wegen der beiden Stickstoff-He¬teroatome lichtabsorbierende Eigenschaften besitzen. Die Verteilung von Glyoxal zwischen der Gas- und der Partikelphase wird durch das Henrysche Gesetz beschrieben, wobei die Gleichgewichtskonstante die sogenannte Henry-Konstante ist. Diese ist abhängig von der un¬tersuchten organischen Verbindung und den im Partikel vorhandenen anorganischen Salzen. Für die Untersuchung chiraler Verbindungen im SOA wurde zunächst eine Filterextraktions¬methode entwickelt und die erhaltenen Proben anschließend mittels chiraler Hochleistungs-Flüssigchromatographie, welche an ein Elektrospray-Massenspektrometer gekoppelt war, analysiert. Der Fokus lag hierbei auf dem am häufigsten emittierten Monoterpen α-Pinen und seinem Hauptprodukt, der Pinsäure. Da bei der Ozonolyse des α-Pinens das cyclische Grund¬gerüst erhalten bleibt, können trotz der beiden im Molekül vorhanden chiralen Zentren nur zwei Pinsäure Enantiomere gebildet werden. Als Extraktionsmittel wurde eine Mischung aus Methanol/Wasser 9/1 gewählt, mit welcher Extraktionseffizienzen von 65% für Pinsäure Enan¬tiomer 1 und 68% für Pinsäure Enantiomer 2 erreicht werden konnten. Des Weiteren wurden Experimente in einer Atmosphärensimulationskammer durchgeführt, um die Produkte der α-Pinen Ozonolyse eindeutig zu charakterisieren. Enantiomer 1 wurde demnach aus (+)-α-Pinen gebildet und Enantiomer 2 entstand aus (-)-α-Pinen. Auf Filterproben aus dem brasilianischen Regenwald konnte ausschließlich Pinsäure Enantiomer 2 gefunden werden. Enantiomer 1 lag dauerhaft unterhalb der Nachweisgrenze von 18,27 ng/mL. Im borealen Nadelwald war das Verhältnis umgekehrt und Pinsäure Enantiomer 1 überwog vor Pinsäure Enantiomer 2. Das Verhältnis betrug 56% Enantiomer 1 zu 44% Enantiomer 2. Saisonale Verläufe im tropischen Regenwald zeigten, dass die Konzentrationen zur Trockenzeit im August höher waren als wäh¬rend der Regenzeit im Februar. Auch im borealen Nadelwald wurden im Sommer höhere Kon¬zentrationen gemessen als im Winter. Die Verhältnisse der Enantiomere änderten sich nicht im jahreszeitlichen Verlauf. Die Bestimmung der Henry-Konstanten von Glyoxal bei verschiedenen Saataerosolen, nämlich Ammoniumsulfat, Natriumnitrat, Kaliumsulfat, Natriumchlorid und Ammoniumnitrat sowie die irreversible Produktbildung aus Glyoxal in Anwesenheit von Ammoniak waren Forschungs¬gegenstand einer Atmosphärensimulationskammer-Kampagne am Paul-Scherrer-Institut in Villigen, Schweiz. Hierzu wurde zunächst das zu untersuchende Saataerosol in der Kammer vorgelegt und dann aus photochemisch erzeugten OH-Radikalen und Acetylen Glyoxal er¬zeugt. Für die Bestimmung der Glyoxalkonzentration im Kammeraerosol wurde zunächst eine beste¬hende Filterextraktionsmethode modifiziert und die Analyse mittels hochauflösender Mas¬senspektrometrie realisiert. Als Extraktionsmittel kam 100% Acetonitril, ACN zum Einsatz wo¬bei die Extraktionseffizienz bei 85% lag. Für die anschließende Derivatisierung wurde 2,4-Di¬nitrophenylhydrazin, DNPH verwendet. Dieses musste zuvor drei Mal mittels Festphasenex¬traktion gereinigt werden um störende Blindwerte ausreichend zu minimieren. Die gefunde¬nen Henry-Konstanten für Ammoniumsulfat als Saataerosol stimmten gut mit in der Literatur gefundenen Werten überein. Die Werte für Natriumnitrat und Natriumchlorid als Saataerosol waren kleiner als die von Ammoniumsulfat aber größer als der Wert von reinem Wasser. Für Ammoniumnitrat und Kaliumsulfat konnten keine Konstanten berechnet werden. Alle drei Saataerosole führten zu einem „Salting-in“. Das bedeutet, dass bei Erhöhung der Salzmolalität auch die Glyoxalkonzentration im Partikel stieg. Diese Beobachtungen sind auch in der Litera¬tur beschrieben, wobei die Ergebnisse dort nicht auf der Durchführung von Kammerexperi¬menten beruhen, sondern mittels bulk-Experimenten generiert wurden. Für die Trennung der Imidazole wurde eine neue Filterextraktionsmethode entwickelt, wobei sich ein Gemisch aus mit HCl angesäuertem ACN/H2O im Verhältnis 9/1 als optimales Extrak¬tionsmittel herausstellte. Drei verschiedenen Imidazole konnten mit dieser Methode quanti¬fiziert werden, nämlich 1-H-Imidazol-4-carbaldehyd (IC), Imidazol (IM) und 2,2‘-Biimidazol (BI). Die Effizienzen lagen für BI bei 95%, für IC bei 58% und für IM bei 75%. Kammerexperimente unter Zugabe von Ammoniak zeigten höhere Imidazolkonzentrationen als solche ohne. Wurden die Experimente ohne Ammoniak in Anwesenheit von Ammoni¬umsulfat durchgeführt, wurden höhere Imidazol-Konzentrationen gefunden als ohne Ammo¬niumionen. Auch die relative Luftfeuchtigkeit spielte eine wichtige Rolle, da sowohl eine zu hohe als auch eine zu niedrige relative Luftfeuchtigkeit zu einer verminderten Imidazolbildung führte. Durch mit 13C-markiertem Kohlenstoff durchgeführte Experimente konnte eindeutig gezeigt werden, dass es sich bei den gebildeten Imidazolen und Glyoxalprodukte handelte. Außerdem konnte der in der Literatur beschriebene Bildungsmechanismus erfolgreich weiter¬entwickelt werden. Während der CYPHEX Kampagne in Zypern konnten erstmalig Imidazole in Feldproben nach¬gewiesen werden. Das Hauptprodukt IC zeigte einen tageszeitlichen Verlauf mit höheren Kon¬zentrationen während der Nacht und korrelierte signifikant aber schwach mit der Acidität und Ammoniumionenkonzentration des gefundenen Aerosols.

RP-HPLC detection of a sulphiting-induced artefact from paeoniflorin in dried roots of Paeonia lactiflora

Paeoniflorin is one of the bioactive ingredients of the roots of Paeonia lactiflora (Paeoniaceae). A comparative study of processed and non-processed commercial samples of dried roots of P. lactiflora indicated a very low level of paeoniflorin in the processed sample and the formation of a new more polar component, sodium paeoniflorin sulphonate, during treatment of the roots with sulphiting agents. Copyright (c) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.

Taxonomy of Australian Funnel-web spiders using rp-HPLC/ESI-MS profiling techniques

The complex nature of venom from spider species offers a unique natural source of potential pharmacological tools and therapeutic leads. The increased interest in spider venom molecules requires reproducible and precise identification methods. The current taxonomy of the Australian Funnel-web spiders is incomplete, and therefore, accurate identification of these spiders is difficult. Here, we present a study of venom from numerous morphologically similar specimens of the Hadronyche infensa species group collected from a variety of geographic locations in southeast Queensland. Analysis of the crude venoms using online reversed-phase high performance liquid chromatography/electrospray ionisation mass spectrometry (rp-HPLC/ESI-MS) revealed that the venom profiles provide a useful means of specimen identification, from the species level to species variants. Tables defining the descriptor molecules for each group of specimens were constructed and provided a quick reference of the relationship between one specimen and another. The study revealed that the morphologically similar specimens from the southeast Queensland region are a number of different species/species variants. Furthermore, the study supports aspects of the current taxonomy with respect to the H. infensa species group. Analysis of Australian Funnel-web spider venom by rp-HPLC/ESI-MS provides a rapid and accurate method of species/species variant identification. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Development and Validation of Stability-Indicating HPLC Methods for Quantitative Determination of Pravastatin, Fluvastatin, Atorvastatin, and Rosuvastatin in Pharmaceuticals

High-performance liquid-chromatographic (HPLC) methods were validated for determination of pravastatin sodium (PS), fluvastatin sodium (FVS), atorvastatin calcium (ATC), and rosuvastatin calcium (RC) in pharmaceuticals. Two stability-indicating HPLC methods were developed with a small change (10%) in the composition of the organic modifier in the mobile phase. The HPLC method for each statin was validated using isocratic elution. An RP-18 column was used with mobile phases consisting of methanol-water (60:40, v/v, for PS and RC and 70:30, v/v, for FVS and ATC). The pH of each mobile phase was adjusted to 3.0 with orthophosphoric acid, and the flow rate was 1.0mL/min. Calibration plots showed correlation coefficients (r)0.999, which were calculated by the least square method. The detection limit (DL) and quantitation limit (QL) were 1.22 and 3.08 mu g/mL for PS, 2.02 and 6.12 mu g/mL for FVS, 0.44 and 1.34 mu g/mL for ATC, and 1.55 and 4.70 mu g/mL for RC. Intraday and interday relative standard deviations (RSDs) were 2.0%. The methods were applied successfully for quantitative determination of statins in pharmaceuticals.

Optimization of a HPLC procedure for simultaneous determination of cisplatin and the complex cis,cis,trans-diamminedichlorodihydroxoplatinum(IV) in aqueous solutions

A RP-HPLC procedure for the simultaneous determination of cisplatin and the complex cis,cis,trans-diamminedichlorodihydroxo-platinum(IV), was development. The developed procedure was validated in terms of linearity, accuracy, precision, limits of detection (LOD), limits of quantification (LOQ) and specificity. The limits of detection (LOD) were 0.47 x 10-4 and 0.53 x 10-4 mol L-1 and the limits of quantification (LOQ) were 1.57 x 10-4 and 1.75 x 10-4 mol L-1, for cisplatin and cis,cis,trans-diamminedichlorodihydroxopla-tinum(IV), respectively. The average recoveries of cisplatin and cis,cis,trans-diamminedichlorodihydroxoplatinum(IV) was 100.6% ± 1.4 and 101.2% ± 1.1, respectively. Intermediate (inter-day) precision, repeatability and specificity of the procedure for hydrolysis products of cisplatin were studied. The results of the study showed that the proposed RP-HPLC procedure is simple, rapid, precise, accurate and specific.

Stability indicating HPLC method for simultaneous determination of moxifloxacin hydrochloride and ketorolac tromethamine in pharmaceutical formulations

A simple, RP-HPLC method was established for determining moxifloxacin and ketorolac in pharmaceutical formulations. Moxifloxacin, ketorolac and their degradation products were separated using C8 column with methanol and phosphate buffer pH 3.0 (55:45 v/v) as the mobile phase. Detection was performed at 243 nm using a diode array detector. The method was validated using ICH guidelines and was linear in the range 20-140 µg mL-1 for both analytes. Good separation of both the analytes and their degradation products was achieved using this method. The developed method can be applied successfully for the determination of moxifloxacin and ketorolac.

Green tea in transdermal formulation: HPLC method for quality control and in vitro drug release assays

RP-HPLC based analytical method for use in both quality control of green tea in a semisolid formulation and for in vitro drug release assays was developed and validated. The method was precise (CV < 5%), accurate (recovery between 98% and 102%), linear (R² > 0.99), robust, and specific for the determination of epigallocatechin 3-gallate (EGCG), caffeine (CAF), and gallic acid (GA). In a diffusion cell chamber, the release rate of EGCG was 8896.01 µg cm-2. This data showed that EGCG will be able to exert its systemic activity when delivered though the transdermal formulation, due to its good flux rates with the synthetic membrane.

Quantification of polyphenols with potential antioxidant properties in wines using reverse phase HPLC

A RP-HPLC method with photodiode array detection (DAD) was developed to separate, identify and quantify simultaneously the most representative phenolic compounds present in Madeira and Canary Islands wines. The optimized chromatographic method was carefully validated in terms of linearity, precision, accuracy and sensitivity. A high repeatability and a good stability of phenolics retention times (a3%) were obtained, as well as relative peak area. Also high recoveries were achieved, over 80.3%. Polyphenols calibration curves showed a good linearity (r2 A0.994) within test ranges. Detection limits ranged between 0.03 and 11.5 lg/mL for the different polyphenols. A good repeatability was obtained, with intra-day variations less than 7.9%. The described method was successfully applied to quantify several polyphenols in 26 samples of different kinds of wine (red, ros and white wines) from Madeira and Canary Islands. Gallic acid was by far the most predominant acid. It represents more than 65% of all phenolics, followed by p-coumaric and caffeic acids. The major flavonoid found in Madeira wines was trans-resveratrol. In some wines, (–)-epicatechin was also found in highest amount. Canary wines were shown to be rich in gallic, caffeic and p-coumaric acids and quercetin.

Reversed phase HPLC determination of zidovudine in rat plasma and its pharmacokinetics after a single intranasal dose administration

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

DEVELOPMENT AND VALIDATION OF A HPLC METHOD FOR QUANTIFICATION OF URSOLIC ACID IN SOLID DISPERSIONS

DEVELOPMENT AND VALIDATION OF A HPLC METHOD FOR QUANTIFICATION OF URSOLIC ACID IN SOLID DISPERSIONS. Ursolic acid is a natural molecule that presents several pharmacological properties. In this work, an analytical method by RP-HPLC has been developed and validated for quantification of this drug in the solid dispersions, using PEG 6000 and Poloxamer 407 as polymers. The method was specific, linear in the range of 1.0-50.0 mu g mL(-1) (r<0.99), precise (CV < 5% for both inter-and intra-assays), accurate (maximum deviation of +/- 13%), and robust to the parameters evaluated. This method has proved to be simple and useful for ursolic acid determination in solid dispersions, enabling its determination in pharmaceutical dosage form.

Rapid determination of gemcitabine in plasma and serum using reversed-phase HPLC

Gemcitabine (2'2'-difluorodeoxycytidine) is a pyrimidine analog used in the treatment of a variety of solid tumors. After intravenous (i.v.) administration, it is rapidly inactivated to 2'-deoxy-2',2'-difluorouridine (dFdU). A sensitive analytical method for the quantitation of gemcitabine is required for the assessment of alternative dosage and treatment schemes. A rapid and robust RP-HPLC assay for analysis of gemcitabine in human and animal plasma and serum was developed and validated using 2'-deoxyuridine (dU) and 5-fluoro-2'-deoxyuridine (5FdU) as internal standards. It is based on protein precipitation, the use of an Atlantis dC18 column of 100 mm length (inner diameter, 4.6 mm; particle size, 3 microm) and isocratic elution using a 10 mM phosphate buffer, pH 3.0, followed by isocratic elution with the same buffer containing 3% of ACN. For gemcitabine, RSD values for intraday and interday precision were < 4.4 and 5.3%, respectively, the LOQ was 20 ng/mL, and the assay was linear in the range of 0.020-20 microg/mL with an accuracy of > or =89%. The recovery for gemcitabine, dU and 5FdU was 86-98%. The assay was applied to determine gemcitabine levels in plasma samples of patients collected during and shortly after conventional infusion of 25-30 mg/kg body mass (levels: 2.0-18.9 microg/mL) and rats that received lower doses (1.5 mg/kg) via i.v., subcutaneous and oral drug administration (levels: 0.20-2.60 microg/mL). It could also be applied to estimate dFdU levels in human plasma.

Bp-13 Pla2: Purification And Neuromuscular Activity Of A New Asp49 Toxin Isolated From Bothrops Pauloensis Snake Venom.

A new PLA2 (Bp-13) was purified from Bothrops pauloensis snake venom after a single chromatographic step of RP-HPLC on μ-Bondapak C-18. Amino acid analysis showed a high content of hydrophobic and basic amino acids and 14 half-cysteine residues. The N-terminal sequence showed a high degree of homology with basic Asp49 PLA2 myotoxins from other Bothrops venoms. Bp-13 showed allosteric enzymatic behavior and maximal activity at pH 8.1, 36°-45°C. Full Bp-13 PLA2 activity required Ca(2+); its PLA2 activity was inhibited by Mg(2+), Mn(2+), Sr(2+), and Cd(2+) in the presence and absence of 1 mM Ca(2+). In the mouse phrenic nerve-diaphragm (PND) preparation, the time for 50% paralysis was concentration-dependent (P < 0.05). Both the replacement of Ca(2+) by Sr(2+) and temperature lowering (24°C) inhibited the Bp-13 PLA2-induced twitch-tension blockade. Bp-13 PLA2 inhibited the contractile response to direct electrical stimulation in curarized mouse PND preparation corroborating its contracture effect. In biventer cervicis preparations, Bp-13 induced irreversible twitch-tension blockade and the KCl evoked contracture was partially, but significantly, inhibited (P > 0.05). The main effect of this new Asp49 PLA2 of Bothrops pauloensis venom is on muscle fiber sarcolemma, with avian preparation being less responsive than rodent preparation. The study enhances biochemical and pharmacological characterization of B. pauloensis venom.

Simultaneous determination of econazole nitrate, main impurities and preservatives in cream formulation by high performance liquid chromatography

A reversed-phase high performance liquid chromatographic (RP-HPLC) method for determination of econazole nitrate, preservatives (methylparaben and propylparaben) and its main impurities (4-chlorobenzl alcohol and alpha-(2,4-dicholorophenyl)-1H-imidazole-1-ethanol) in cream formulations, has been developed and validated. Separation was achieved on a column Bondclone (R) C18 (300 mm x 3.9 mm i.d., 10 mu m) using a gradient method with mobile phase composed of methanol and water. The flow rate was 1.4 mL min(-1), temperature of the column was 25 C and the detection was made at 220 nm. Miconazole nitrate was used as an internal standard. The total run time was less than 15 min, The analytical curves presented coefficient of correlation upper to 0.99 and detection and quantitation limits were calculated for all molecules. Excellent accuracy and precision were obtained for econazole nitrate. Recoveries varied from 97.9 to 102.3% and intra- and inter-day precisions, calculated as relative standard deviation (R.S.D), were lower than 2.2%. Specificity, robustness and assay for econazole nitrate were also determined. The method allowed the quantitative determination of econazole nitrate, its impurities and preservatives and could be applied as a stability-indicating method for econazole nitrate in cream formulations. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Antioxidant Activity of Uruguayan Propolis. In Vitro and Cellular Assays

The antioxidant capacity of propolis from the southern region of Uruguay was evaluated using in vitro as well as cellular assays. Free radical scavenging capacity was assessed by ORAC, obtaining values significantly higher than those of other natural products (8000 mu mol Trolox equiv/g propolis). ORAC values correlated well with total polyphenol content (determined by Folin-Ciocalteu method) and UV absorption. Total polyphenol content (150 mg gallic acid equiv/g propolis) and flavonoids (45 mg quercetin equiv/g propolis) were similar to values reported for southern Brazilian (group 3) and Argentinean propolis. Flavonoid composition determined by RP-HPLC indicates a strong poplar-tree origin. Samples high in polyphenols efficiently inhibit low-density lipoprotein lipoperoxidation and tyrosine nitration. In addition, Uruguayan propolis was found to induce the expression of endothelial nitric oxide synthase and inhibit endothelial NADPH oxidase, suggesting a potential cardiovascular benefit by increasing nitric oxide bioavailability in the endothelium.

Solution Structures of the cis- and trans-Pro30 Isomers of a Novel 38-Residue Toxin from the Venom of Hadronyche Infensa sp. that Contains a Cystine-Knot Motif within Its Four Disulfide Bonds

The primary sequence and three-dimensional structure of a novel peptide toxin isolated from the Australian funnel-web spider Hadronyche infensa sp. is reported. ACTX-HI:OB4219 contains 38 amino acids, including eight-cysteine residues that form four disulfide bonds. The connectivities of these disulfide bonds were previously unknown but have been unambiguously determined in this study. Three of these disulfide bonds are arranged in an inhibitor cystine-knot (ICK) motif, which is observed in a range of other disulfide-rich peptide toxins. The motif incorporates an embedded ring in the structure formed by two of the disulfides and their connecting backbone segments penetrated by a third disulfide bond. Using NMR spectroscopy, we determined that despite the isolation of a single native homologous product by RP-HPLC, ACTX-HI:OB4219 possesses two equally populated conformers in solution. These two conformers were determined to arise from cis/trans isomerization of the bond preceding Pro30. Full assignment of the NMR spectra for both conformers allowed for the calculation of their structures, revealing, the presence of a triple-stranded antiparallel sheet consistent with the inhibitor cystine-knot (ICK) motif.