Determination of surface pK(a) of HS(CH2)(10)COOH SAMs using an electrochemical titration method

The self-assembled monolayer(SAM) of 11-mercaptoundecanoic acid [HS(CH2)(10)COOH] was formed on a gold electrode and the effect of the charge of end group on the electrochemical response of Fe(CN)(6)(3-) at the SAM modified electrode was studied by cyclic voltammetry. At high pH, when the -COOH groups are dissociated, the current of Fe(CN)(6)(3-) is suppressed; as the solution pH is lowered, the current of Fe(CN)(6)(3-) increases. The electrochemical titration curve was obtained by correlating the currents of Fe(CN)(6)(3-) to the different pH values of electrolyte, from which the surface pK(a) was obtained to be 3. 0+/-0. 2. Furthermore, the reason of small pK(a) value was explained using SAMs of different surface coverage.

Determination of surface pK(a) of SAM using an electrochemical titration method

A self-assembled monolayer (SAM) of 3-mercaptopropionic acid (HSCH2CH2COOH) was formed on a gold electrode. The effect of the charge of the end group on the electrochemical response of Fe(CN)(6)(3-) at the SAM modified electrode was studied by using cyclic voltammetry. At high pH, when the -COOH groups are dissociated, Fe(CN)(6)(3-) current is suppressed; as the solution pH is lowered, Fe(CN)(6)(3-) current increases. The electrochemical titration curve was obtained by correlating the currents to the different electrolyte pH values, from which the surface pK(a) was obtained to be 5.2+/-0.1. Furthermore, a calculation equation was presented to simulate the electrochemical titration. As comparison, the surface pK(a) was also measured by contact angle titration as 5.6+/-0.1. The surface pK(a) values determined by the two methods in our work are consistent and accurate.

Optimisation du processus de développement du médicament grâce à la modélisation PK et les simulations d’études cliniques

Le développement d’un médicament est non seulement complexe mais les retours sur investissment ne sont pas toujours ceux voulus ou anticipés. Plusieurs médicaments échouent encore en Phase III même avec les progrès technologiques réalisés au niveau de plusieurs aspects du développement du médicament. Ceci se traduit en un nombre décroissant de médicaments qui sont commercialisés. Il faut donc améliorer le processus traditionnel de développement des médicaments afin de faciliter la disponibilité de nouveaux produits aux patients qui en ont besoin. Le but de cette recherche était d’explorer et de proposer des changements au processus de développement du médicament en utilisant les principes de la modélisation avancée et des simulations d’essais cliniques. Dans le premier volet de cette recherche, de nouveaux algorithmes disponibles dans le logiciel ADAPT 5® ont été comparés avec d’autres algorithmes déjà disponibles afin de déterminer leurs avantages et leurs faiblesses. Les deux nouveaux algorithmes vérifiés sont l’itératif à deux étapes (ITS) et le maximum de vraisemblance avec maximisation de l’espérance (MLEM). Les résultats de nos recherche ont démontré que MLEM était supérieur à ITS. La méthode MLEM était comparable à l’algorithme d’estimation conditionnelle de premier ordre (FOCE) disponible dans le logiciel NONMEM® avec moins de problèmes de rétrécissement pour les estimés de variances. Donc, ces nouveaux algorithmes ont été utilisés pour la recherche présentée dans cette thèse. Durant le processus de développement d’un médicament, afin que les paramètres pharmacocinétiques calculés de façon noncompartimentale soient adéquats, il faut que la demi-vie terminale soit bien établie. Des études pharmacocinétiques bien conçues et bien analysées sont essentielles durant le développement des médicaments surtout pour les soumissions de produits génériques et supergénériques (une formulation dont l'ingrédient actif est le même que celui du médicament de marque, mais dont le profil de libération du médicament est différent de celui-ci) car elles sont souvent les seules études essentielles nécessaires afin de décider si un produit peut être commercialisé ou non. Donc, le deuxième volet de la recherche visait à évaluer si les paramètres calculer d’une demi-vie obtenue à partir d'une durée d'échantillonnage réputée trop courte pour un individu pouvaient avoir une incidence sur les conclusions d’une étude de bioéquivalence et s’ils devaient être soustraits d’analyses statistiques. Les résultats ont démontré que les paramètres calculer d’une demi-vie obtenue à partir d'une durée d'échantillonnage réputée trop courte influençaient de façon négative les résultats si ceux-ci étaient maintenus dans l’analyse de variance. Donc, le paramètre de surface sous la courbe à l’infini pour ces sujets devrait être enlevé de l’analyse statistique et des directives à cet effet sont nécessaires a priori. Les études finales de pharmacocinétique nécessaires dans le cadre du développement d’un médicament devraient donc suivre cette recommandation afin que les bonnes décisions soient prises sur un produit. Ces informations ont été utilisées dans le cadre des simulations d’essais cliniques qui ont été réalisées durant la recherche présentée dans cette thèse afin de s’assurer d’obtenir les conclusions les plus probables. Dans le dernier volet de cette thèse, des simulations d’essais cliniques ont amélioré le processus du développement clinique d’un médicament. Les résultats d’une étude clinique pilote pour un supergénérique en voie de développement semblaient très encourageants. Cependant, certaines questions ont été soulevées par rapport aux résultats et il fallait déterminer si le produit test et référence seraient équivalents lors des études finales entreprises à jeun et en mangeant, et ce, après une dose unique et des doses répétées. Des simulations d’essais cliniques ont été entreprises pour résoudre certaines questions soulevées par l’étude pilote et ces simulations suggéraient que la nouvelle formulation ne rencontrerait pas les critères d’équivalence lors des études finales. Ces simulations ont aussi aidé à déterminer quelles modifications à la nouvelle formulation étaient nécessaires afin d’améliorer les chances de rencontrer les critères d’équivalence. Cette recherche a apporté des solutions afin d’améliorer différents aspects du processus du développement d’un médicament. Particulièrement, les simulations d’essais cliniques ont réduit le nombre d’études nécessaires pour le développement du supergénérique, le nombre de sujets exposés inutilement au médicament, et les coûts de développement. Enfin, elles nous ont permis d’établir de nouveaux critères d’exclusion pour des analyses statistiques de bioéquivalence. La recherche présentée dans cette thèse est de suggérer des améliorations au processus du développement d’un médicament en évaluant de nouveaux algorithmes pour des analyses compartimentales, en établissant des critères d’exclusion de paramètres pharmacocinétiques (PK) pour certaines analyses et en démontrant comment les simulations d’essais cliniques sont utiles.

PK/DB: database for pharmacokinetic properties and predictive in silico ADME models

The study of pharmacokinetic properties (PK) is of great importance in drug discovery and development. In the present work, PK/DB (a new freely available database for PK) was designed with the aim of creating robust databases for pharmacokinetic studies and in silico absorption, distribution, metabolism and excretion (ADME) prediction. Comprehensive, web-based and easy to access, PK/DB manages 1203 compounds which represent 2973 pharmacokinetic measurements, including five models for in silico ADME prediction (human intestinal absorption, human oral bioavailability, plasma protein binding, bloodbrain barrier and water solubility).

pK determination. A mean field, Poisson-Boltzmann approach

A model describing dissociation of monoprotonic acid and a method for the determination of its pK value are presented. The model is based on a mean field approximation. The Poisson-Boltzmann equation, adopting spherical symmetry, is numerically solved, and the solution of its linearized form is written. By use of the pH values of a dilution experiment of galacturonic acid as the entry data, the proposed method allowed estimation of the value of pK = 3.25 at a temperature of 25 degrees C. Values for the complex dimensions and dissociation degree are calculated using experimental pH values for solution concentration values ranging from 0.1 to 60 mM. The present analysis leads to the conclusion that the Poisson-Boltzmann equation or its linear form is equally suited for the description of such systems.

Study of pK Values and Effective Dielectric Constants of Ionizable Residues in Pentapeptides and in Staphylococcal Nuclease (SNase) Using a Mean-Field Approach

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

Cimetidine-induced Leydig cell apoptosis and reduced EG-VEGF (PK-1) immunoexpression in rats: evidence for the testicular vasculature atrophy

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

Bourgin-Yang version of the Borsuk-Ulam theorem for Z(pk)-equivariant maps

Let G = Z(pk) be a cyclic group of prime power order and let V and W be orthogonal representations of G with V-G = W-G = W-G = {0}. Let S(V) be the sphere of V and suppose f: S(V) -> W is a G-equivariant mapping. We give an estimate for the dimension of the set f(-1){0} in terms of V and W. This extends the Bourgin-Yang version of the Borsuk-Ulam theorem to this class of groups. Using this estimate, we also estimate the size of the G-coincidences set of a continuous map from S(V) into a real vector space W'.

Measurement of CP asymmetries in $\lambda^0_b \to pk^-$ and $\lambda^0_b \to p \pi^-$ decays at LHCb

The LHCb experiment has been designed to perform precision measurements in the flavour physics sector at the Large Hadron Collider (LHC) located at CERN. After the recent observation of CP violation in the decay of the Bs0 meson to a charged pion-kaon pair at LHCb, it is interesting to see whether the same quark-level transition in Λ0b baryon decays gives rise to large CP-violating effects. Such decay processes involve both tree and penguin Feynman diagrams and could be sensitive probes for physics beyond the Standard Model. The measurement of the CP-violating observable defined as ∆ACP = ACP(Λ0b → pK−)−ACP(Λ0b →pπ−),where ACP(Λ0b →pK−) and ACP(Λ0b →pπ−) are the direct CP asymmetries in Λ0b → pK− and Λ0b → pπ− decays, is presented for the first time using LHCb data. The procedure followed to optimize the event selection, to calibrate particle identification, to parametrise the various components of the invariant mass spectra, and to compute corrections due to the production asymmetry of the initial state and the detection asymmetries of the final states, is discussed in detail. Using the full 2011 and 2012 data sets of pp collisions collected with the LHCb detector, corresponding to an integrated luminosity of about 3 fb−1, the value ∆ACP = (0.8 ± 2.1 ± 0.2)% is obtained. The first uncertainty is statistical and the second corresponds to one of the dominant systematic effects. As the result is compatible with zero, no evidence of CP violation is found. This is the most precise measurement of CP violation in the decays of baryons containing the b quark to date. Once the analysis will be completed with an exhaustive study of systematic uncertainties, the results will be published by the LHCb Collaboration.

Ketoprofen in piglets: enantioselective pharmacokinetics, pharmacodynamics and PK/PD modelling

The chiral pharmacokinetics and pharmacodynamics of ketoprofen were investigated in a placebo-controlled study in piglets after intramuscular administration of 6 mg/kg racemic ketoprofen. The absorption half-lives of both enantiomers were short, and S-ketoprofen predominated over R-ketoprofen in plasma. A kaolin-induced inflammation model was used to evaluate the anti-inflammatory, antipyretic and analgesic effects of ketoprofen. Skin temperatures increased after the kaolin injection, but the effect of ketoprofen was small. No significant antipyretic effects could be detected, but body temperatures tended to be lower in the ketoprofen-treated piglets. Mechanical nociceptive threshold testing was used to evaluate the analgesic effects. The piglets in the ketoprofen-treated group had significantly higher mechanical nociceptive thresholds compared to the piglets in the placebo group for 12-24 h following the treatment. Pharmacokinetic/pharmacodynamic modelling of the results from the mechanical nociceptive threshold testing gave a median IC(50) for S-ketoprofen of 26.7 mug/mL and an IC(50) for R-ketoprofen of 1.6 mug/mL. This indicates that R-ketoprofen is a more potent analgesic than S-ketoprofen in piglets. Estimated ED(50) for racemic ketoprofen was 2.5 mg/kg.

Regulation of sodium/glucose cotransporter expression in LLC-PK$\sb1$ cells

Expression of the Na$\sp+$/glucose cotransporter (SGLT1), a differentiated function of the pig kidney epithelial cell line LLC-PK$\sb1$ derived from proximal tubule, was further investigated. The differentiation inducer hexamethylene bisacetamide (HMBA) and IBMX, an inhibitor of cAMP phosphodiesterase, each stimulated a significant increase in Na$\sp+$/glucose cotransport activity, levels of the 75 kD cotransporter subunit and steady-state levels of the SGLT1 message. The action of HMBA is associated with involvement of polyamines and protein kinase C, and is synergistic with cAMP. We provide evidence that cAMP-elevating agents increase Na$\sp+$/glucose cotransporter expression, at least in part, via a post-transcriptional mechanism. Two molecular species of SGLT1 mRNA (3.9 kb and 2.2 kb) are transcribed from the same gene in LLC-PK$\sb1$ cells and differ only in the length of the 3$\sp\prime$ untranslated region (3$\sp\prime$ UTR). cAMP elevation differentially stabilized the 3.9 kb SGLT1 transcript from degradation but not the 22 kb species. UV-cross-linking and label transfer experiments indicated that cyclic AMP elevation was associated with formation of a 48 kD protein complex with a specific domain within the 3$\sp\prime$ UTR of SGLT1 mRNA. The binding was competitively inhibited by poly (U) and other U-rich RNA species such as c-fos ARE, and modulated by a protein kinase A-mediated phosphorylation/dephosphorylation mechanism. The binding site was mapped to a 120-nucleotide 3$\sp\prime$ UTR sequence which contains a uridine-rich region (URE). Our study provides the first demonstration that renal SGLT1 is post-transcriptionally regulated by a phosphorylation/dephosphorylation mechanism, and provides a deeper insight into gene regulation of this physiologically important cotransporter. ^

Improved bioassay for the detection of porcine tumor necrosis factor using a homologous cell line: PK(15)

Close similarities of various physiological parameters makes the pig one of the preferred animal models for the study of human diseases, especially those involving the cardiovascular system. Unfortunately, the use of pig models to study diseases such as viral hemorrhagic fevers and endotoxic shock syndrome have been hampered by the lack of the necessary immunological tools to measure important immunoregulatory cytokines such as tumor necrosis factor (TNF). Here we describe a TNF-bioassay which is based on the porcine kidney cell line PK(15). Compared to the widely used murine fibroblastoid cell line L929, the PK(15) cell line displays a 100-1000-fold higher sensitivity for porcine TNF-alpha, a higher sensitivity for human TNF-alpha, and a slightly lower sensitivity for murine TNF-alpha. Using a PK(15) bioassay we can detect recombinant TNF-alpha as well as cytotoxic activity in the supernatants of lipopolysaccharide (LPS)-activated porcine monocytes at high dilutions. This suggests that the sensitivity of the test should permit the detection of TNF in biological specimens such as pig serum.