Peroxynitrite rapidly permeates phospholipid membranes

Peroxynitrite (ONOO−) is a potent oxidant implicated in a number of pathophysiological processes. The activity of ONOO− is related to its accessibility to biological targets before its spontaneous decomposition (t1/2 ≈ 1 s at pH 7.4, 37°C). Using model phospholipid vesicular systems and manganese porphyrins as reporter molecules, we demonstrated that ONOO− freely crosses phospholipid membranes. The calculated permeability coefficient for ONOO− is ≈8.0 × 10−4 cm⋅s−1, which compares well with that of water and is ≈400 times greater than that of superoxide. We suggest that ONOO− is a significant biological effector molecule not only because of its reactivity but also because of its high diffusibility.

Bromination of deoxycytidine by eosinophil peroxidase: A mechanism for mutagenesis by oxidative damage of nucleotide precursors

Oxidants generated by eosinophils during chronic inflammation may lead to mutagenesis in adjacent epithelial cells. Eosinophil peroxidase, a heme enzyme released by eosinophils, generates hypobromous acid that damages tissue in inflammatory conditions. We show that human eosinophils use eosinophil peroxidase to produce 5-bromodeoxycytidine. Flow cytometric, immunohistochemical, and mass spectrometric analyses all demonstrated that 5-bromodeoxycytidine generated by eosinophil peroxidase was taken up by cultured cells and incorporated into genomic DNA as 5-bromodeoxyuridine. Although previous studies have focused on oxidation of chromosomal DNA, our observations suggest another mechanism for oxidative damage of DNA. In this scenario, peroxidase-catalyzed halogenation of nucleotide precursors yields products that subsequently can be incorporated into DNA. Because the thymine analog 5-BrUra mispairs with guanine in DNA, generation of brominated pyrimidines by eosinophils might constitute a mechanism for cytotoxicity and mutagenesis at sites of inflammation.

Identification of the overtone of the Fe-CO stretching mode in heme proteins: a probe of the heme active site.

Two CO-isotope sensitive lines have been detected in the overtone region of the resonance Raman spectra of CO-bound hemeproteins. One line is assigned as the overtone of the Fe-CO stretching mode and is located in the 1000- to 1070-cm-1 region. The other line is found in the 1180- to 1210-cm-1 region and is assigned as a combination between a porphyrin mode, nu 7, and the Fe-CO stretching mode. The high intensities of these lines, which in the terminal oxidase class of proteins are of the same order as those of the fundamental stretching mode, indicate that the mechanism of enhancement for modes involving the Fe-CO moiety is different from that for the modes of the porphyrin macrocycle and call for reexamination of Raman theory of porphyrins as applied to axial ligands. The anharmonicity of the electronic potential function was evaluated, revealing that in the terminal oxidases the anharmonicity is greater than in the other heme proteins that were examined, suggesting a distinctive interaction of the bound CO with its distal environment in this family. Furthermore, the anharmonicity correlates with the frequency of the C-O stretching mode, demonstrating that both of these parameters are sensitive to the Fe-CO bond energy. The overtone and combination lines involving the bound CO promise to be additional probes of heme protein structural properties.

Caracterização e aplicação analítica de eletrodos modificados com sistemas porfirínicos supramoleculares

Estudos com eletrodos modificados foram conduzidos utilizando dois sistemas porfirínicos supramoleculares diferentes. O primeiro foi baseado na modificação de eletrodo de carbono vítreo com uma porfirina de níquel tetrarrutenada, [NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]4+. A modificação do eletrodo foi realizada por meio de sucessivos ciclos voltamétricos em meio alcalino (pH 13), gerando um eletrodo com característica similar a eletrodos modificados com α-Ni(OH)2. A caracterização química do filme formado foi realizada através das técnicas de voltametria cíclica, ressonância paramagnética eletrônica, espectroscopia eletrônica por reflectância e espectroscopia Raman com ensaio espectro-eletroquímico. Os resultados sugerem a formação de um polímero de coordenação, [µ-O2-NiIITPyP{RuII(bipy)2Cl}4]n, composto por subunidades porfirínicas ligadas entre si por pontes µ-peroxo axialmente coordenadas aos átomos de níquel (Ni-O-O-Ni). O crescimento do filme apresentou dependência da alcalinidade do meio pela formação do precursor octaédrico [Ni(OH)2TRPyP]2+ em solução, pela coordenação de OH- nas posições axiais do átomo de níquel. O processo de eletropolimerização indicou a participação de radical hidroxil, gerado por oxidação eletrocatalítica da água nos sítios periféricos da porfirina contendo o complexo de rutênio. O mesmo eletrodo foi aplicado como sensor eletroquímico para análise amperométrica de ácido fólico em comprimidos farmacêuticos. O sensor foi associado a um sistema de Batch Injection Analysis (BIA) alcançando considerável rapidez e baixo limite de detecção. Para as análises das amostras também foi proposto um método para a remoção da lactose, que agia como interferente. O segundo estudo envolveu a modificação de eletrodos de carbono vítreo com diferentes hemoglobinas, naturais (HbA0, HbA2 e HbS) e sintéticas (Hb-PEG5K2, αα-Hb-PEG5K2 e BT-PEG5K4), para a avaliação da eficiência na redução eletrocatalítica de nitrito mediada por FeI-heme. Os filmes foram produzidos pela mistura de soluções das hemoglobinas com brometo de didodecildimetiltrimetilamônio (DDAB), aplicados nas superfícies com consecutiva evaporação, formando filmes estáveis. Os valores de potencial redox para os processos do grupo heme e a sua associação com a disponibilidade do grupo na proteína foram avaliados por voltametria cíclica. Os valores das constantes de velocidade, k, para redução de nitrito foram obtidos por cronoamperometria em -1,1 V (vs Ag/AgCl(KCl 3M)) que foram utilizados para estudo comparativo entre as espécies sintéticas para eventual aplicação clínica.

Ação sinérgica entre terapia fotodinâmica e terapia hipertérmica utilizando nanobarras de ouro

Estudos com tratamento hipertérmico de tumores utilizando nanopartículas metálicas têm sido realizados durante as últimas décadas e mostram resultados bons quanto à remissão de tumores, por vezes chegando à cura completa. O mesmo acontece em relação aos tratamentos baseados em ação fotodinâmica de fotossensibilizadores. Tratamentos aliando a terapia hipertérmica com nanopartículas de ouro e a terapia fotodinâmica com diversos fotossensibilizadores tem efeito sinérgico e apresenta excelente potencial terapêutico, em que pese serem necessários mais estudos para que uma nova terapia conjunta possa ser implementada. A proposta deste trabalho foi investigar esse efeito sinérgico utilizando nanobastões de ouro complexados com fotossensibilizadores. Após a síntese dos nanobastões pelo método de seeding, a eficácia do tratamento fotodinâmico e da terapia hipertérmica, separadamente, foi investigada. A metodologia do recobrimento dos nanobastões por fotossensibilizador, em um primeiro momento, não logrou êxito com a porfirina, porém com a ftalocianina tetracarboxilada se mostrou mais eficaz. A taxa de fotodegradação da ftalocianina em solução foi investigada como parâmetro para a eficiência em geração de oxigênio singlete. Após centrifugação e lavagem das nanopartículas, no entanto, evidenciou-se por espectrofotometria que o fotossensibilizador não permaneceu aderido aos nanobastões. Em um segundo momento, optamos por recobrir os nanobastões por porfirinas tetrassulfonadas, com ou sem grupamentos metil-glucamina. Após o processo de recobrimento, essas ftalocianinas formaram complexos iônicos com o CTAB que recobre os nanobastões. Os complexos nanobastões-ftalocianinas foram analisados por microscopia eletrônica de transmissão e as taxas de geração de oxigênio singlete e de radical hidroxil foram investigadas. Além disso, foram utilizadas para testes in vivo e in vitro com células de melanoma melanótico (B16F10) ou amelanótico (B16G4F). As células tumorais em cultura ou os tumores em camundongos C57BL6 foram irradiados com luz em 635 nm e os tumores foram observados por 15 dias após o tratamento. Houve evidente aumento na geração de oxigênio singlete por ambos fotossensibilizadores, e maior geração de radicais livres por parte do fotossensibilizador metilglucaminado. O oposto ocorre com o fotossensibilizador sem metilglucamina. Houve, também, moderada citotoxicidade no escuro quando células foram incubadas com nanopartículas recobertas por ftalocianinas ou não. Quando ativados pela luz, os complexos ftalocianinas-nanobastões desencadearam um aumento de 5ºC no meio de cultura das células, e a morte celular observada foi extensa (91% para a linhagem B16G4F e 95% para a linhagem B16F10). Tanto os resultados in vitro quanto os in vivo indicam que as propriedades das ftalocianinas testadas são melhoradas significativamente quando elas estão complexadas aos nanobastões. Este é um estudo pioneiro por utilizar duas porfirinas tetrassulfonadas específicas e por utilizar o mesmo comprimento de onda para a ativação dos fotossensibilizadores e nanobastões.

Kinetic Analysis and Pollutant Evolution During Thermal Degradation of Printed Circuit Boards Considering the Effect of Metals

Paper submitted to the 7th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials (7th ISFR 2013), New Delhi, India, 23-26 October 2013.

Pollutant Formation During the Thermal Decomposition of Electrical and Electronic Wastes

Paper submitted to the 7th International Symposium on Feedstock Recycling of Polymeric Materials (7th ISFR 2013), New Delhi, India, 23-26 October 2013.

Thermogravimetric Study of the Decomposition of Printed Circuit Boards from Mobile Phones

Paper submitted to the 19th International Symposium on Analytical & Applied Pyrolysis, Linz, Austria, 21-25 May 2012.

Thermal Degradation of Tetrabromobisphenol A: Emission of Polybrominated Dibenzo-P-Dioxins and Dibenzofurans and other Organic Compounds

Paper submitted to the 31st International Symposium on Halogenated Persistent Organic Compounds (Dioxin 2011), Brussels, Belgium, 21-25 August 2011.

Emissions of polybrominated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans (PBDD/Fs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from a cement kiln using a continuous monitoring system

Resumen de la comunicación presentada en PIC2015 – the 14th International Congress on Combustion By-Products and Their Health Effects, Umeå, Sweden, 14-17 June 2015.

(Table 1) Neutral and phenolic organohalogen compounds in blubber samples of ringed seals (Pusa hispida) from East Greenland

We report on the comparative bioaccumulation, biotransformation and/or biomagnification from East Greenland ringed seal (Pusa hispida) blubber to polar bear (Ursus maritimus) tissues (adipose, liver and brain) of various classes and congeners of persistent chlorinated and brominated contaminants and metabolic by-products: polychlorinated biphenyls (PCBs), chlordanes (CHLs), hydroxyl (OH-) and methylsulfonyl (MeSO2-) PCBs, polybrominated biphenyls (PBBs), OH-PBBs, polybrominated diphenyl ether (PBDE) and hexabromocyclododecane (HBCD) flame retardants and OH- and methoxyl (MeO-) PBDEs, 2,2-dichloro-bis(4-chlorophenyl)ethene (p,p'-DDE), 3-MeSO2-p,p'-DDE, pentachlorophenol (PCP) and 4-OH-heptachlorostyrene (4-OH-HpCS). We detected all of the investigated contaminants in ringed seal blubber with high frequency, the main diet of East Greenland bears, with the exception of OH-PCBs and 4-OH-HpCS, which indicated that these phenolic contaminants were likely of metabolic origin and formed in the bears from accumulated PCBs and octachlorostyrene (OCS), respectively, rather than being bioaccumulated from a seal blubber diet. For all of the detectable sum of classes or individual organohalogens, in general, the ringed seal to polar bear mean BMFs for SumPCBs, p,p'-DDE, SumCHLs, SumMeSO2-PCBs, 3-MeSO2-p,p'-DDE, PCP, SumPBDEs, total-(alpha)-HBCD, SumOH-PBDEs, SumMeO-PBDEs and SumOH-PBBs indicated that these organohalogens bioaccumulate, and in some cases there was tissue-specific biomagnification, e.g., BMFs for bear adipose and liver ranged from 2 to 570. The blood-brain barrier appeared to be effective in minimizing brain accumulation as BMFs were <= 1 in the brain, with the exception of SumOH-PBBs (mean BMF = 93±54). Unlike OH-PCB metabolites, OH-PBDEs in the bear tissues appeared to be mainly accumulated from the seal blubber rather than being metabolic formed from PBDEs in the bears. In vitro PBDE depletion assays using polar bear hepatic microsomes, wherein the rate of oxidative metabolism of PBDE congeners was very slow, supported the probability that accumulation from seals is the main source of OH-PBDEs in the bear tissues. Our findings demonstrated from ringed seal to polar bears that organohalogen biotransformation, bioaccumulation and/or biomagnification varied widely and depended on the contaminant in question. Our results show the increasing complexity of bioaccumulated and in some cases biomagnified, chlorinated and brominated contaminants and/or metabolites from the diet may be a contributing stress factor in the health of East Greenland polar bears.