The SLC2 (GLUT) family of membrane transporters.

GLUT proteins are encoded by the SLC2 genes and are members of the major facilitator superfamily of membrane transporters. Fourteen GLUT proteins are expressed in the human and they are categorized into three classes based on sequence similarity. All GLUTs appear to transport hexoses or polyols when expressed ectopically, but the primary physiological substrates for several of the GLUTs remain uncertain. GLUTs 1-5 are the most thoroughly studied and all have well established roles as glucose and/or fructose transporters in various tissues and cell types. The GLUT proteins are comprised of ∼500 amino acid residues, possess a single N-linked oligosaccharide, and have 12 membrane-spanning domains. In this review we briefly describe the major characteristics of the 14 GLUT family members.

Fate of Hydrophilic Nanoparticles in Biological Environments

The nanoparticles developed are based on chitosan, a biocompatible and biodegradable polysaccharide. The chitosan nanoparticles are formed in an entirely water-based process by electrostatic interactions with other biocompatible molecules. As a prerequisite to understand the fate of such nanoparticles in cells, comprehensive characterization and stability studies serve to identify quantitatively the impact of the raw material characteristics and preparation conditions on the nanoparticle characteristics. Methods included H-1 NMR spectroscopy, dilution viscometry, particle size analysis and electron microscopy. Cytotoxicity and cell uptake experiments on RAW 264.7 murine macrophages and p23 murine endothelial cells were performed to investigate the correlation with nanoparticle characteristics and effect of surface decoration with alginate. Cytotoxicity was assessed by the MTT survival test; cell uptake was monitored by fluorescent microscopy using labeled polymers.

Análisis de sistemas bucoadhesivos

[spa]Objetivo: El objetivo de este estudio es el diseño de un parche bucoadhesivo para la administración transbucal de clorhidrato de doxepina utilizando diferentes polímeros así como la caracterización de dichos sistemas en cuanto al análisis calorimétrico y la capacidad de hinchamiento.Materiales y métodos: Se ha utilizado clorhidrato de doxepina y diferentes polímeros, carboximetilcelulosa sódica, hidroxipropilmetilcelulosa y chitosan. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) se ha realizado en un dispositivo Mettler FP 80 equipado con un horno FP 85 y la capacidad de hinchamiento utilizando placas de agar.Resultados: Se obtienen termogramas de los parches y las mezclas físicas donde se observan transiciones endotérmicas entre 30 y 120º C y el pico endotérmico del principio activo en las mezclas físicas binarias. La entalpía de deshidratación es similar en los polímeros de carboximetilcelulosa sódica y chitosan (281 J/g) siendo menor en la película de hidroxipropilmetilcelulosa (251 J/g), al igual que el porcentaje de hidratación donde se demuestra que los parches elaborados con hidroxipropilmetilcelulosa presenta menor tendencia a captar agua (55,91 %) frente al 67,04 % y 67,30 % de la carboximetilcelulosa sódica y chitosan, respectivamente.Conclusión: Los resultados obtenidos muestran que existe compatibilidad entre los componentes de la formulación y los datos de entalpía se correlacionan con los datos obtenidos en el ensayo de hinchamiento.[eng]The aim of this study is to design a bucoadhesive patch for the transbuccal administration of doxepin hydrochloride using different polymers as well as the characterization of these systems for calorimetric analysis and the swelling capacity. Materials and methods: Doxepin hydrochloride was used as well as various polymers; carboxymethylcellulose sodium, hydroxypropylmethyl cellulose and chitosan. Differential scanning calorimetry (DSC) was carried out using a Mettler FP 80 device equipped with a FP 85 oven and the swelling capacity using agar plates. Results: Thermograms obtained patches and physical mixtures where there are endothermic transitions between 30 and 120º C and the endothermic peak of the active principle in binary physical mixtures. Dehydration enthalpy is similar in polymers of carboxymethylcellulose sodium and chitosan (281 J/g), the film having less hydroxypropylmethylcellulose (251 J/g), the percentage of moisture shows that the patches prepared with hydroxypropylmethylcellulose have less tendency to collect water (55.91 %) compared to 67.04 % and 67.30 % with sodium carboxymethylcellulose and chitosan, respectively. Conclusion: The results show that there is compatibility between the components of the formulation and the enthalpy data correlate

The oxidative potential of differently charged silver and gold nanoparticles on three human lung epithelial cell types

Background: Nanoparticle (NPs) functionalization has been shown to affect their cellular toxicity. To study this, differently functionalized silver (Ag) and gold (Au) NPs were synthesised, characterised and tested using lung epithelial cell systems. Mehtods: Monodispersed Ag and Au NPs with a size range of 7 to 10 nm were coated with either sodium citrate or chitosan resulting in surface charges from ¿50 mV to +70 mV. NP-induced cytotoxicity and oxidative stress were determined using A549 cells, BEAS-2B cells and primary lung epithelial cells (NHBE cells). TEER measurements and immunofluorescence staining of tight junctions were performed to test the growth characteristics of the cells. Cytotoxicity was measured by means of the CellTiter-Blue ® and the lactate dehydrogenase assay and cellular and cell-free reactive oxygen species (ROS) production was measured using the DCFH-DA assay. Results: Different growth characteristics were shown in the three cell types used. A549 cells grew into a confluent mono-layer, BEAS-2B cells grew into a multilayer and NHBE cells did not form a confluent layer. A549 cells were least susceptible towards NPs, irrespective of the NP functionalization. Cytotoxicity in BEAS-2B cells increased when exposed to high positive charged (+65-75 mV) Au NPs. The greatest cytotoxicity was observed in NHBE cells, where both Ag and Au NPs with a charge above +40 mV induced cytotoxicity. ROS production was most prominent in A549 cells where Au NPs (+65-75 mV) induced the highest amount of ROS. In addition, cell-free ROS measurements showed a significant increase in ROS production with an increase in chitosan coating. Conclusions: Chitosan functionalization of NPs, with resultant high surface charges plays an important role in NP-toxicity. Au NPs, which have been shown to be inert and often non-cytotoxic, can become toxic upon coating with certain charged molecules. Notably, these effects are dependent on the core material of the particle, the cell type used for testing and the growth characteristics of these cell culture model systems.

Kuormituksen vaikutus kromatografiseen erotukseen alikriittisellä vedellä

Teollisessa kromatografiassa kolonnia pyritään kuormittamaan mahdollisimman paljon, jotta saataisiin maksimoitua erotetun komponentin määrä aikayksikköä kohden. Tässä työssä kuormitusta tutkittiin nostamalla syöttöliuoksen, synteettisen melassin, näyteväkevyyttä 80-125 ºC:ssa. Eluenttina oli paineistettu kuumaa vesi ja hartsina vahva Na-muotoinen PS-DVB pohjainen vahva kationinvaihtohartsi. Lämpötilaa nostamalla piikit kapenivat ja tulivat symmetrisemmiksi, erotus nopeutui sekä suola erottui usein paremmin sokereista. Syöttöliuoksen kuiva-ainetta lisättiin asteittain 55 p-% saakka, jolloin ei vielä havaittu ongelmia erotuksessa. Lämpötilassa 125 ºC havaittiin erotuksen aikana kuormituksesta riippumatonta sakkaroosin invertoitumista. Vertailtaessa eri stationäärifaaseja havaittiin Na-muotoisen PS-DVB pohjaisen kationinvaihtohartsin erottavan yleensä sokereita, sokerialkoholeja, oligosakkarideja ja betaiinia lähes poikkeuksetta paremmin alhaisilla pitoisuuksilla kuin neutraalihartsi ja Na-muotoinen zeoliitti. Erottuminen ei yleensä parantunut lämpötilaa nostamalla, mutta piikit kapenivat ja erotus nopeutui. Monosakkaridien erotus huononi 125 ºC:ssa kationinvaihtohartsilla. Tutkittaessa terveysvaikutteisten ksylo-oligosakkaridien soveltuvuutta alikriittiseen erotukseen, niiden havaittiin huomattavasti hydrolysoituvan happamissa olosuhteissa koeputkessa 100 ºC:ssa kahdessa tunnissa. Näytteessä olevien epäpuhtauksien havaittiin katalysoineen hydrolyysiä. Hydrolysoituminen oli hitaampaa neutraaleissa olosuhteissa korotetussa lämpötilassa. Tästä voitiin tehdä johtopäätös, että alikriittiset olosuhteet eivät sovi ksylo-oligosakkaridien erotukseen.

Sakkaroosin hydrolyysi immobilisoidulla entsyymillä

Työssä tutkittiin sakkaroosin hydrolyysiä anioninvaihtohartseihin immobilisoidun entsyymin avulla tavoitteena löytää sellainen kantaja-entsyymi -yhdistelmä, jolla konversio halutuiksi lopputuotteiksi olisi mahdollisimman korkea. Työhön valittiin aikaisemmissa laboratoriokokeissa parhaita tuloksia saavuttaneet kantaja-entsyymi -parit. Entsyymeinä oli kaksi nestemäistä Saccharomyces cerevisiae -hiivasta eristettyjä entsyymivalmistetta. Kokeissa käytetyt kantajamateriaalit olivat erilaisia heikkoja anioninvaihtohartseja. Entsyymit immobilisoitiin kantajaan sekoitusreaktorissa ja niiden aktiivisuudet määritettiin sitomisen jälkeen. Hydrolyysikokeet tehtiin jatkuvatoimisessa kiintopetireaktorissa ja lisäksi panos-kokeina tutkittiin ominaisuuksiltaan erilaisten kantajien eroja hydrolyysissä. Reaktio-olosuhteet pidettiin kaikissa kokeissa samoina. Sakkaroosiliuoksen pitoisuus oli 50 p-%, reaktiolämpötila 50 oC ja pH 5. Kiintopetikolonnissa tutkittiin myös sakkaroosi-liuoksen viipymäajan vaikutusta sivutuotteiden syntyyn. Näytteet analysoitiin neste-kromatografilla. Kiintopetikolonnissa lyhimmän viipymäajan (15 min) kokeissa ainoastaan hitaimmilla kantaja-entsyymi -pareilla muodostui sivutuotteita, jotka hydrolyysireaktion edetessä kuitenkin hävisivät. Kun viipymäaikaa kasvatettiin sivutuotteiden synty väheni ja lopulta niitä ei havaittu syntyvän lainkaan. Hydrolyysin edetessä viipymäajan ollessa tarpeeksi pitkä pienet sivutuotekomponentit hävisivät sakkaroosin hajotessa kokonaan glukoosiksi ja fruktoosiksi. Verrattaessa partikkelikoon ja hartsimatriisin vaikutusta samaan entsyymiin sidottuna havaittiin, että niillä kummallakin on vaikutusta sekä sakkaroosin hydrolyysi-nopeuteen että sivutuotteiden muodostumiseen.

Kalvosuodatusprosessin tehostaminen paperiteollisuuden sovelluksissa

Tässä diplomityössä tutkittiin kalvosuodatuksen esikäsittelymenetelmiä ja kalvonpesua. Työn kirjallisuusosassa käsitellään vuon alenemiseen vaikuttavia tekijöitä, esikäsittelymenetelmiä ja kalvonpesua. Kokeellisessa osassa tutkittiin kemiallisten esikäsittelyjen vaikutusta vuon alenemiseen paperitehtaan happaman kiertoveden kirkkaan suodoksen kalvosuodatuksessa. Esikäsittelykemikaalit olivat ympäristöystävällisiä ja paperinvalmistusprosessiin soveltuvia. Lisäksi tutkittiin kalvonpesuaineiden pesutehokkuuksia. Tutkitut esikäsittelyaineet olivat mikrokiteinen kitosaani, karboksimetyyliselluloosa, selluloosa- ja puukuitu sekä kaupallinen antiskalantti. Pesuaineista tutkittiin kolmea kaupallista kalvonpesuainetta, yhtä kalvopesun tehostusainetta sekä peretikkahappoa. Kokeet tehtiin kahdella laboratoriomittakaavaisella kalvosuodattimella. Kalvoina käytettiin kahta nanosuodatus- ja yhtä ultrasuodatuskalvoa. Vuon alenemista tutkittiin suodatuksen aikaisena alenemisena ja vesivuohon verrattavana alenemisena. Esikäsittelyjen vaikutusta erotustehokkuuteen tutkittiin ioni-, johtokyky-, orgaanisen hiilen kokonaispitoisuus-, sokeri-, sameus- ja ligniinireduktioilla. Lisäksi määritettiin kalvon likaantuminen suodatuksen aikana vesivuon määrityksillä ennen ja jälkeen suodatuksen. Pesutehokkuus määritettiin vesivuon määrityksillä suodatuksen jälkeen ja pesun jälkeen. Kitosaani- ja karboksimetyyliselluloosakäsittelyillä oli vuon alenemista estävä vaikutus hydrofiilisellä nanosuodatuskalvolla suodatettaessa. Kitosaanikäsittelyn 5 g/dm3:n ja karboksimetyyliselluloosakäsittelyn 2 g/ dm3:n annostuksella vuot alentuivat suodatuksen aikana 8 %-yksikköä vähemmän kuin ilman esikäsittelyä. Puukuitukäsittely stabiloi 0,1 g/dm3:n annostuksella saman kalvon vuota, kun kiintoainetta ei poistettu syötöstä. Hydrofobisen nanosuodatuskalvon vuon alenemista ehkäisivät puu- ja selluloosakuitukäsittelyt sekä karboksimetyyliselluloosakäsittely. Karboksimetyyliselluloosakäsittely vähensi vuon alenemista 25 %-yksikköä ja puukuitukäsittely 13 %-yksikköä. Hydrofiilisellä ultrasuodatuskalvolla vuon aleneminen oli pientä ilman esikäsittelyä. Reduktioihin esikäsittelyt vaikuttivat parhaiten ultrasuodatuskalvolla. Kitosaanikäsittely nosti 1 g/dm3:n annostuksella alumiinireduktion 50 %:sta 96 %:iin ja 5 g/dm3:n annostuksella rautareduktion 30 %:sta 55 %:iin. Karboksyylimetyyliselluloosakäsittelyt vaikuttivat parantavasti mangaanin, magnesiumin, raudan ja kalsiumin reduktioihin. Optimi karboksyylimetyyliselluloosa-annostus oli 2 g/dm3. Merkittävin reduktion nousu oli kalsiumilla, jonka reduktio nousi esikäsittelyllä 4 %:sta 57 %:iin. Reduktiota nostava mekanismi oli kalvon pinnalle muodostuva sekundaarikerros. Pesuaineista tehokkain oli entsyymiä sisältävä kalvonpesuaine. Suurin vaikutus sillä oli hydrofobisen nanosuodatuskalvon pesussa. Optimiannostuksella (0,5 %) kalvon vesivuo pesun jälkeen oli 114 % pesua edeltäneestä vesivuosta. Muut kaupalliset pesuaneet oli tehokkaita hydrofiilisille kalvoille. Peretikkahappo oli yksittäisenä pesuaineena heikkotehoinen.

Análisis de sistemas bucoadhesivos

[spa]Objetivo: El objetivo de este estudio es el diseño de un parche bucoadhesivo para la administración transbucal de clorhidrato de doxepina utilizando diferentes polímeros así como la caracterización de dichos sistemas en cuanto al análisis calorimétrico y la capacidad de hinchamiento.Materiales y métodos: Se ha utilizado clorhidrato de doxepina y diferentes polímeros, carboximetilcelulosa sódica, hidroxipropilmetilcelulosa y chitosan. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) se ha realizado en un dispositivo Mettler FP 80 equipado con un horno FP 85 y la capacidad de hinchamiento utilizando placas de agar.Resultados: Se obtienen termogramas de los parches y las mezclas físicas donde se observan transiciones endotérmicas entre 30 y 120º C y el pico endotérmico del principio activo en las mezclas físicas binarias. La entalpía de deshidratación es similar en los polímeros de carboximetilcelulosa sódica y chitosan (281 J/g) siendo menor en la película de hidroxipropilmetilcelulosa (251 J/g), al igual que el porcentaje de hidratación donde se demuestra que los parches elaborados con hidroxipropilmetilcelulosa presenta menor tendencia a captar agua (55,91 %) frente al 67,04 % y 67,30 % de la carboximetilcelulosa sódica y chitosan, respectivamente.Conclusión: Los resultados obtenidos muestran que existe compatibilidad entre los componentes de la formulación y los datos de entalpía se correlacionan con los datos obtenidos en el ensayo de hinchamiento.[eng]The aim of this study is to design a bucoadhesive patch for the transbuccal administration of doxepin hydrochloride using different polymers as well as the characterization of these systems for calorimetric analysis and the swelling capacity. Materials and methods: Doxepin hydrochloride was used as well as various polymers; carboxymethylcellulose sodium, hydroxypropylmethyl cellulose and chitosan. Differential scanning calorimetry (DSC) was carried out using a Mettler FP 80 device equipped with a FP 85 oven and the swelling capacity using agar plates. Results: Thermograms obtained patches and physical mixtures where there are endothermic transitions between 30 and 120º C and the endothermic peak of the active principle in binary physical mixtures. Dehydration enthalpy is similar in polymers of carboxymethylcellulose sodium and chitosan (281 J/g), the film having less hydroxypropylmethylcellulose (251 J/g), the percentage of moisture shows that the patches prepared with hydroxypropylmethylcellulose have less tendency to collect water (55.91 %) compared to 67.04 % and 67.30 % with sodium carboxymethylcellulose and chitosan, respectively. Conclusion: The results show that there is compatibility between the components of the formulation and the enthalpy data correlate

Nanocarriers for DNA Vaccines: Co-Delivery of TLR-9 and NLR-2 Ligands Leads to Synergistic Enhancement of Proinflammatory Cytokine Release

Adjuvants enhance immunogenicity of vaccines through either targeted antigen delivery or stimulation of immune receptors. Three cationic nanoparticle formulations were evaluated for their potential as carriers for a DNA vaccine, and muramyl dipeptide (MDP) as immunostimulatory agent, to induce and increase immunogenicity of Mycobacterium tuberculosis antigen encoding plasmid DNA (pDNA). The formulations included (1) trimethyl chitosan (TMC) nanoparticles, (2) a squalene-in-water nanoemulsion, and (3) a mineral oil-in-water nanoemulsion. The adjuvant effect of the pDNA-nanocomplexes was evaluated by serum antibody analysis in immunized mice. All three carriers display a strong adjuvant effect, however, only TMC nanoparticles were capable to bias immune responses towards Th1. pDNA naturally contains immunostimulatory unmethylated CpG motifs that are recognized by Toll-like receptor 9 (TLR-9). In mechanistic in vitro studies, activation of TLR-9 and the ability to enhance immunogenicity by simultaneously targeting TLR-9 and NOD-like receptor 2 (NLR-2) was determined by proinflammatory cytokine release in RAW264.7 macrophages. pDNA in combination with MDP was shown to significantly increase proinflammatory cytokine release in a synergistic manner, dependent on NLR-2 activation. In summary, novel pDNA-Ag85A loaded nanoparticle formulations, which induce antigen specific immune responses in mice were developed, taking advantage of the synergistic combinations of TLR and NLR agonists to increase the adjuvanticity of the carriers used.

The lipopolysaccharide of Aeromonas spp: structure-activity relationships.

Marine microorganisms, including Aeromonas, are a source of compounds for drug development that have generated great expectations in the last decades. Aeromonas infections produce septicaemia, and ulcerative and haemorrhagic diseases in fish. Among the pathogenic factors associated with Aeromonas, the lipopolysaccharides (LPS), a surface glyconconjugate unique to Gram-negative bacteria consisting of lipid A (lipid anchor of the molecule), core oligosaccharide and O-specific polysaccharide (O antigen), are key elicitors of innate immune responses. The chemical structure of these three parts has been characterized in Aeromonas. Based on the high variability of repeated units of O-polysaccharides, a total of 97 O-serogroups have been described in Aeromonas species, of which four of them (O:11; O:16; O:18 and O:34) account for more than 60% of the septicemia cases. The core of LPS is subdivided into two regions, the inner (highly conserved) and the outer core. The inner core of Aeromonas LPS is characterized by the presence of 3-deoxy-D-manno-oct-2-ulosonic (ketodeoxyoctonic) acid (Kdo) and L-glycero-D-manno-Heptoses (L,D-Hep), which are linked to the outer core, characterized by the presence of Glc, GlcN, Gal, and GalNAc (in Aeromonas salmonicida), D,D-Hep (in Aeromonas salmonicida), and L,D-Hep (in Aeromonas hydrophila). The biological relevance of these differences in the distal part of the outer core among these species has not been fully assessed to date. The inner core is attached to the lipid A, a highly conserved structure that confers endotoxic properties to the LPS when the molecule is released in blood from lysed bacteria, thus inducing a major systemic inflammatory response known as septic or endotoxic shock. In Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida the Lipid A components contain three major lipid A molecules, differing in acylation patterns corresponding to tetra-, penta- and hexaacylated lipid A species and comprising of 4′-monophosphorylated β-2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose-(1→6)-2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose disaccharide. In the present review, we discuss the structure-activity relationships of Aeromonas LPS, focusing on its role in bacterial pathogenesis and its possible applications.

Análise das isotermas de adsorção de Cu(II), Cd(II), Ni(II) e Zn(II) pela N-(3,4-dihidroxibenzil) quitosana empregando o método da regressão não linear

Adsorption of Cu(II), Ni(II), Pb(II) and Zn(II) ions from aqueous solutions by N-(3,4-dihydroxybenzyl) chitosan have been carried out. The Langmuir (L), Freundlich (F), Langmuir - Freundlich (LF), Redlich-Peterson (RP) and Tóth (T) adsorption isotherms models have been applied to fit the experimental data. Nonlinear regression computational program "Enzefitte", which is a library of the more commonly used adsorption isotherm equations for obtaining tabular outuput suitable for plotting theoretical of fitted isotherms, has been used to estimate the adsorption parameters. These parameters were used to calculate the amount adsorbed q calc., a function of concentration (C).

Estudo da influência da natureza de reticulantes e aditivos orgânicos sobre o comportamento de géis de quitosana

The physical-chemical process of swelling in water-based gel of natural polymers is investigated with the purpose of applying these systems to biomedical materials for controlled release of drugs. In this work we develop a study about the sol-gel transition of solutions of chitosan in the presence of formaldehyde and glutaraldehyde like crosslinking agents and we have determined the effect of many aditives in the time of gelification from the elaborated sistems. The phisical-chemistry process of swelling of the formed gels was evaluated in function of the degree of crosslinking of the incorporated aditives and the pH. Gelling times of chitosan solutions were obtained using viscosimetric measurement, in the pre-gel state, as well as condutivity ones.The results obtained suggest that component concentration modifies the kinetic profile of the transition and the swelling behavior. Regarding H+ content, the gels were highly susceptible to swelling in acidic conditions, which characterize this system as pH - sensitive.

Processo alternativo para remoção de cobre (II) e níquel (II) de soluções aquosas utilizando cápsulas de quitosana - Álcool Polivinílico

Capsules were prepared from chitosan (QTS)-poly(vinyl alcohol) (PVA) blend by saline coacervation and then by formalization. A adsorbent based on chitosan, insoluble on acid solution, was obtained. The morphology, average diameters of QTS/PVA capsules and their pores were studied by using scanning electron microscopy. The entrapment-adsorption of dimethylglioxime and ethylenediaminetetracetate by the capsules were studied. The removal of the ion nickel (II) and copper (II), was more effective than by using unloaded capsules.

Caracterização de quitosana por Cromatografia de Permeação em Gel - Influência do método de preparação e do solvente

In this work, samples of chitosan obtained in different conditions were characterized by molecular weight distribution, using Gel Permeation Chromatography (GPC), in two different solvents. It was observed that the increase in the number of deacetylation steps promotes a increase in the degree of deacetylation followed by a decrease in the average of molecular weight and polydispersion. The GPC curves obtained for chitosan samples in the two solvents used (CH3COOH 0.30 mol/dm³ - CH3CONa 0.20 mol/dm³ and CH3COOH 0.10 mol/dm³ - NaCl 0.20 mol/dm³) showed small difference in elution volume, but significant changes in the average molecular weight (Mn and Mw) and polydispersion that, in agree with the values of Huggins constant, present evidences of chitosan aggregates formation in the second solvent.