Unravelling the reaction mechanism of matrix metalloproteinase 3 using QM/MM calculations

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Evaluation of the vitality of nelore calves born of normal or dystocic parturitions

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

A stability-indicating LC method for difloxacin in the presence of degradation products

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

Validation of a stability indicating capillary electrophoresis method for the determination of darunavir in tablets and comparison with the of infrared absorption spectroscopic method

Darunavir (DRV) is a protease inhibitor used in the treatment of HIV infection, which constitutes a keystone in the therapy of patients infected with this virus. There is no monograph described in official compendia. The literature provides few methods of analysis for the determination of DRV in pharmaceuticals which include TLC, IR, UPLC, HPLC, HPLC-MS, HPLC-MS/MS, but there are no reports of the use of capillary electrophoresis (CE) for the determination of this drug. Thus, this research proposed the development and validation of a CE method for the determination of DRV in tablets. The method was completely validated according to the International Conference on Harmonization guidelines, showing linearity, selectivity, precision, accuracy and robustness. The migration was achieved in less than 1 minute using fused-silica uncoated capillary with an id of 50 μm and total length of 21 cm and voltage of +20 kV. The sample injection was performed in the hydrodynamic mode. The method was linear over the concentration range of 50-200 μg mL-1 with correlation coefficient 0.9998 and limits of detection and quantification of 7.29 and 22.09 μg mL-1, respectively. The drug was subjected to acid, base, oxidation and photolysis degradation. Degradation products were found interfering with the assay of DRV, therefore the method can be regarded as stability indicating. The validated method is useful and appropriate for the routine quality control of DRV in tablets.

Evaluation and degradation chemistry of orbifloxacin using LC-MS

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

Biogeochemistry of an Amazonian podzol-ferralsol soil system with white kaolin

The podzol-ferralsol soil systems, which cover great areas of Amazonia and other equatorial regions, are frequently associated with kaolin deposits and store and export large amounts of carbon. Although natural organic matter (NOM) plays a key role in their dynamics, little is known about their biogeochemistry. In order to assess the specific role of dissolved organic matter (DOM) on NOM storage in deep horizons and to determine possible relationships between kaolin formation and DOM properties, we studied the groundwater composition of a typical podzol-ferralsol soil catena from the Alto Rio Negro region, Brazil. Groundwater was sampled using tension-free lysimeters placed according to soil morphology. DOC, E-H, p(H), and dissolved Si, Al3+, Fe2+, and Fe3+ were analyzed for all samples and values are given in a database. Quantification of other dissolved ions, small carboxylic acids and SUVA(254) index and acid-base microtitration was achieved on selected samples. Part of the DOM produced by the hydromorphic podzols is directly exported to the blackwater streams; another part percolates at greater depth, and more than 90% of it adsorbs in the Bh-Bhs horizons, allowing carbon storage at depth. Humic substances are preferentially adsorbed with regard to small carboxylic compounds. With regard to kaolin genesis, kaolinite precipitation is favored by Al release from NOM mineralization within the Bh-Bhs and kaolin bleaching is ensured by iron reduction due to acidity and relatively low E-H. Fe2+ mobility can be related to small E-H variations and enhanced by the significant concentration of small carboxylic acids. The long-term result of these processes is the thickening of the kaolin, and it can be inferred that kaolin is likely to occur where active, giant podzols are close to a slope gradient sufficient enough to lower the deep water table.

A clinical and hemogasometric survey of neonatal lambs

In order to provide adequate medical assistance to neonates, the extent of vitality impairment has to be investigated through complementary exams, as well as clinical assessment. This investigation aimed to identify the physiological changes that occur during neonatal adaptation and to develop a clinical approach that can be performed during the first hour of life in neonatal lambs born through vaginal eutocic labor. The neonatal vitality of 14 Santa Ines lambs was verified using the Apgar system and rectal temperature at birth and after 5 and 60 min after birth. From the total number of neonates, 7 lambs were randomly selected for blood gas analysis and glucose immediately at birth and 1 h after birth. The lambs had hypoglycemia immediately after birth, as well as acidosis due to metabolic and respiratory causes. Given their hypoxemia at birth, lambs immediately exhibit tachycardia and tachypnea. However, neonatal lambs reached Apgar score superior than 7 after 5 min of birth. Ovine neonates are relatively mature at birth, with adequate thermoregulation and active mechanisms to compensate for physiological acid-base imbalances. In conclusion, a systematic clinical examination of newborn sheep should include the implementation of the Apgar score coupled with the confirmation of any acid-base imbalances. Further research should evaluate neonatal adaptation to this critical period over a longer period of time. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Distinct mechanisms underlie adaptation of proximal tubule Na+/H+ exchanger isoform 3 in response to chronic metabolic and respiratory acidosis

The Na+/H+ exchanger isoform 3 (NHE3) is essential for HCO3- reabsorption in renal proximal tubules. The expression and function of NHE3 must adapt to acid-base conditions. The goal of this study was to elucidate the mechanisms responsible for higher proton secretion in proximal tubules during acidosis and to evaluate whether there are differences between metabolic and respiratory acidosis with regard to NHE3 modulation and, if so, to identify the relevant parameters that may trigger these distinct adaptive responses. We achieved metabolic acidosis by lowering HCO3- concentration in the cell culture medium and respiratory acidosis by increasing CO2 tension in the incubator chamber. We found that cell-surface NHE3 expression was increased in response to both forms of acidosis. Mild (pH 7.21 +/- 0.02) and severe (6.95 +/- 0.07) metabolic acidosis increased mRNA levels, at least in part due to up-regulation of transcription, whilst mild (7.11 +/- 0.03) and severe (6.86 +/- 0.01) respiratory acidosis did not up-regulate NHE3 expression. Analyses of the Nhe3 promoter region suggested that the regulatory elements sensitive to metabolic acidosis are located between -466 and -153 bp, where two consensus binding sites for SP1, a transcription factor up-regulated in metabolic acidosis, were localised. We conclude that metabolic acidosis induces Nhe3 promoter activation, which results in higher mRNA and total protein level. At the plasma membrane surface, NHE3 expression was increased in metabolic and respiratory acidosis alike, suggesting that low pH is responsible for NHE3 displacement to the cell surface.

Mathematical modeling and analysis of the particle interactions in the direct filtration using the colloidal theory

This work used the colloidal theory to describe forces and energy interactions of colloidal complexes in the water and those formed during filtration run in direct filtration. Many interactions of particle energy profiles between colloidal surfaces for three geometries are presented here in: spherical, plate and cylindrical; and four surface interactions arrangements: two cylinders, two spheres, two plates and a sphere and a plate. Two different situations were analyzed, before and after electrostatic destabilization by action of the alum sulfate as coagulant in water studies samples prepared with kaolin. In the case were used mathematical modeling by extended DLVO theory (from the names: Derjarguin-Landau-Verwey-Overbeek) or XDLVO, which include traditional approach of the electric double layer (EDL), surfaces attraction forces or London-van der Waals (LvdW), esteric forces and hydrophobic forces, additionally considering another forces in colloidal system, like molecular repulsion or Born Repulsion and Acid-Base (AB) chemical function forces from Lewis.

Influence of Growth Media and Temperature on Bacterial Adhesion to Polystyrene Surfaces

Bacterial adhesion to inert surfaces is a complex process influenced by environmental conditions. In this work, the influence of growth medium and temperature on the adhesion of Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens, Staphylococcus aureus, Micrococcus luteus and Listeria monocytogenes to polystyrene surfaces was studied. Most bacteria demonstrated the highest adhesion when cultured in TSYEA, except S. marcescens, which showed to be positively influenced by the pigment production, favored in poor nutrient media (lactose and peptone agar). P. aeruginosa adhesion to polystyrene increased at low temperatures whatever the medium used. The culture medium influenced the surface properties of the bacteria as assessed by the MATS test.

Evaluation of the schistosomicidal activity of the steroidal alkaloids from Solanum lycocarpum fruits

Solanum lycocarpum (Solanaceae), a Brazilian medicinal plant known as "wolf fruit," contains about 1.5% of glycoalkaloids in its dried fruits, consisting mainly of solamargine and solasonine. The present work reports the obtainment of the alkaloidic extract of the S. lycocarpum fruit by acid-base extraction and the isolation of the major alkaloid heterosides by chromatographic means, as well as the evaluation of their in vitro schistosomicidal activities. The in vitro schistosomicidal activities of the alkaloidic extract of S. lycocarpum fruits and its isolated steroidal alkaloids were undertaken against adult worms of Schistosoma mansoni. The alkaloidic extract (20, 32, and 50 mu g mL(-1)), solasonine (50 mu M), solamargine (32 and 50 mu M), and equimolar mixture of glycoalkaloids (20, 32, and 50 mu M) lead to the separation of all couple worms and extensive disruption on their teguments, such as sloughing, as well as their deaths within 24 h of incubation. In addition, the alkaloidic extract (10 and 15 mu g mL(-1)), solasonine (50 mu M), solamargine (10, 15, and 20 mu M), and equimolar mixtures of glycoalkaloids (10 and 15 mu M) reduced the development of eggs produced by the adult worms. Solamargine, containing the sugar chain moiety chacotriose, was more active than the solasonine, which contains solatriose sugar chain moiety. A synergistic effect was also observed for a mixture of solamargine and solasonine. Therefore, the alkaloidic extract of S. lycocarpum, and its major components, solamargine and solasonine, showed promising schistosomicidal activity.

Tris(trimethylsilyl)silyl stabilized phosphorus and lead clusters

Die Hypersilylgruppe (Me3Si)3Si stellt einen sehr sperrigen, Elektronen liefernden Substituenten dar und kann zur Stabilisierung niedriger Oxidationsstufen sowie ungewöhnlicher Strukturelemente dienen. Durch Reaktionen der base-freien Hypersilanide der Alkalimetalle sowie des Dihypersilylplumbandiyls mit unterschiedlichsten phosphorhaltigen Reagenzien konnten eine Reihe hypersilyl-stabilisierter Phosphor- und Bleicluster-Verbindungen erhalten werden. Kaliumhypersilanid reagiert in Toluol glatt mit weißem Phosphor bei Raumtemperatur in Toluol unter quantitativer Bildung von rotem Kalium-bis(hypersilyl)tetraphosphenid [(Me3Si)3Si]2P4K2 (1), einem Kaliumsalz des Tetraphosphens (Me3Si)3Si-PH-P=P-PH-Si(SiMe3)3. In Benzol oder Toluol steht 1 im Gleichgewicht mit dem dimeren Octaphosphanid [(Me3Si)3Si]4P8K4 (2). Bei längerem Stehen der toluolischen Lösungen zerfällt 1 langsam vermutlich in Folge einer Protolyse zum gelben Pentaphosphanid [(Me3Si)3Si]3P5K2 (4). Aus benzolischer Lösung konnte hingegen ein weiteres Oktaphosphanid, [(Me3Si)3Si]3P8K3 (5), isoliert werden. Führt man die Reaktion Kaliumhypersilanid mit P4 in stärker koordinierenden Lösungsmitteln wie Diethylether durch, so entstehen neben 1 größere Mengen des Triphosphenids [(Me3Si)3Si]2P3K (3); dieses enthält ein Triphosphaallyl-Anion mit partieller P-P-Doppelbindung. Setzt man Lithiumhypersilanid mit weißem Phosphor um, so beobachtet man eine vollständig andere Produktpallette. Als Hauptprodukte lassen Polyphosphane wie beispielsweise [(Me3Si)3Si]2P4 (6) nachweisen, das zu 1 analoge [(Me3Si)3Si]2P4Li2 (7) entsteht nur in vergleichsweise kleinen Mengen. In der Gegenwart von Hexahydro-1,3,5-trimethyl-S-triazin, entsteht aus Lithiumhypersilanid und P4 hingegen im wesentlichen [(Me3Si)3Si]2P3Li (8) neben beträchtlichen Mengen von (Me3Si)4Si. Dessen Bildung erfordert eine Si-Si-Bindungsspaltung im Verlauf der Reaktion. Die Reaktion von Natriumhypersilanid mit P4 verläuft sehr unübersichtlich, das Pentaphosphanid [(Me3Si)3Si]3P5Na2 (9) ist das einzige isolierbare Produkt. Setzt man 1 mit [(Me3Si)2Si]2Sn um, so bilden sich überraschenderweise, je nach verwendetem Solvens [(Me3Si)3Si]3P4SnK (10) oder [(Me3Si)3Si]2[(Me3Si)2N]P4SnK (11). Alle neuen Verbindungen wurden NMR-spektroskopisch charakterisiert, die Phosphenide 1, 7, 8 sowie die Phosphanide 2, 4, 5, 9, 10 darüber hinaus durch Kristallstrukturanalysen. Dihypersilylplumbandiyl und -stannandiyl reagieren bei tiefer Temperatur mit P4, MPH2 (M=Li, K), PMe3, and PH3 zu formalen Lewis-Säure-Base-Addukten. Die Addukte {[(Me3Si)3Si]2PbPH2}M [M = Li (15), K (18)], {{[(Me3Si)3Si]2Pb}2PH2}M [M = Li (19), K (20)], und [(Me3Si)3Si]2EPMe3 [E = Pb (21), Sn (22)] wurden als kristalline Feststoffe erhalten und konnten vollständig charakterisiert werden. Die metastabilen Addukte {[(Me3Si)3Si]2E}4P4 (E = Pb, Sn) und [(Me3Si)3Si]2PbPH3 konnten lediglich NMR-spektroskopisch nachgewiesen werden. Bei Raumtemperatur entstehen in Folge von Ligandenaustausch-Prozessen die kristallographisch charakterisierten Heterokubane [(Me3Si)3Si]4P4E4 [E = Pb (12), Sn (14)], das Diphosphen (Me3Si)3SiP=PSi(SiMe3)3 (13) sowie der Pb2P2-Heterocyclus [(Me3Si)3SiPbP(H)Si(SiMe3)3]2 (17). Bei tiefer Temperatur wird aus einer sehr langsamen Reaktion von Dihypersilylplumbandiyl und PH3 in sehr kleinen Ausbeuten ein weiteres, völlig unerwartetes Produkt gebildet: der Bleicluster [(Me3Si)3Si]6Pb12 (23). Er weist ein verzerrt ikosaedrisches, zentrosymmetrisches Pb12-Gerüst auf. Nach jetzigen Erkenntnissen läuft seine Bildung über das nicht fassbare Hydridoplumbandiyl HPbSi(SiMe3)3, das intermediär durch Substituentenaustausch zwischen Pb[Si(SiMe3)3]2 and PH3 entsteht. Der Ersatz des Phosphans durch andere Hydridquellen wie (Ph3PCuH)6, (iBu)2AlH, and Me3NAlH3 führt ebenfalls zur Bildung von Bleiclustern, allerdings ist jetzt der Cluster [(Me3Si)3Si]6Pb10 (24) das Hauptprodukt. Beide Cluster, 23 und 24, gehorchen den Wade-Regeln.

Synthese von amphiphilen Bürstenpolymeren mit Kern-Schale-Architektur und Untersuchungen zur Verkapselung von hydrophilen Modellsubstanzen

Die dieser Arbeit zugrundeliegenden Nanopartikel wurden mittels der Makromonomer-Strategie aus polymerisierbaren Polystyrol-b-Poly(2-vinylpyridin) Oligomeren dargestellt. Die Bürstenpolymere besitzen eine polare PS-Schale und einen polaren Kern (P2VP), dessen Polarität durch Quaternisierung deutlich erhöht werden kann. Die Bürstenpolymere weisen bei Molmassen um 400 - 800 kg/mol einen Teilchendurchmesser von ca. 15 - 20 nm auf. Die Nanopartikel eignen sich dazu, hydrophile Farbstoffe in unpolaren Lösungsmitteln zu solubilisieren. Durch spektroskopische Untersuchungen wurden in Abhängigkeit der chemischen Struktur und der Bürstenpolymere Beladungsgrade von über 1 g Farbstoff pro Gramm Polymer ermittelt. Die Beladung der Nanopartikel folgt hierbei einer nichttrivialen Kinetik, was möglicherweise durch eine wasserinduzierte Überstrukturbildung während der Beladung bedingt ist. Mittels isothermer Titrationskalorimetrie konnten die Wechselwirkungen zwischen polymeren Substrat und niedermolekularen Liganden genauer charakterisiert werden. Teilweise werden hierbei zweistufige Titrationsverläufe und "überstöchiometrische" Beladung der Bürstenpolymere beobachtet. Den Hauptbeitrag zur Wechselwirkung liefert hierbei die exotherme Wechselwirkung zwischen basischen Polymer und saurem Farbstoff. Die hohe Farbstoffbeladung führt zur deutlichen Vergrößerung der einzelnen Nanopartikel, was sowohl in Lösung durch Lichtstreu-Techniken als auch auf Oberflächen mit Hilfe des AFM zu beobachten ist. Durch Untersuchungen mit der analytischen Ultrazentrifuge konnte nachgewiesen werden, dass sich der eingelagerte Farbstoff in einem Polaritäts-abhängigen Gleichgewicht mit der Umgebung steht, er somit auch wieder aus den Nanopartikeln freigesetzt werden kann. Darüberhinaus wurden im Rahmen der Arbeit erste Erfolge bei der Synthese von wasserlöslichen Nanopartikeln mit Poly(2-vinylpyridin)-Kern erzielt. Als hierfür geeignet stellte sich eine Synthesestrategie heraus, bei der zunächst ein Bürstenpolymer mit P2VP-Seitenketten dargestellt und dieses anschließend mit geeignet funktionalisierten Polyethylenoxid-Ketten zum Kern-Schale Teilchen umgesetzt wurde. Neben Untersuchungen zum Mizellisierungsverhalten von PEO-b-P2VP Makromonomeren wurden deren Aggregate in Wasser hinsichtlich ihrer Zelltoxizität durch in-vitro Experimente an C26-Mäusekarzinom-Zellen charakterisiert. Die extrem geringe Toxizität macht das PEO-P2VP System zu einem potentiellen Kandidaten für drug-delivery Anwendungen. Besonders die pH-abhängige Löslichkeitsänderung des Poly(2-vinylpyridin) erscheint hierbei besonders interessant.

Structure, organization and dynamics of functional supramolecular materials studied by solid-state NMR

Functional materials have great importance due to their many important applications. The characterization of supramolecular architectures which are held together by non-covalent interactions is of most importance to understand their properties. Solid-state NMR methods have recently been proven to be able to unravel such structure-property relations with the help of fast magic-angle spinning and advanced pulse sequences. The aim of the current work is to understand the structure and dynamics of functional supramolecular materials which are potentially important for fuel-cell (proton conducting membrane materials) and solar-cell or plastic-electronic applications (photo-reactive aromatic materials). In particular, hydrogen-bonding networks, local proton mobility, molecular packing arrangements, and local dynamics will be studied by the use of advanced solid-state NMR methods. The first class of materials studied in this work is proton conducting polymers which also form hydrogen-bonding network. Different materials, which are prepared for high 1H conduction by different approaches are studied: PAA-P4VP, PVPA-ABPBI, Tz5Si, and Triazole-functional systems. The materials are examples of the following major groups; - Homopolymers with specific functional groups (Triazole functional polysiloxanes). - Acid-base polymer blends approach (PAA-P4VP, PVPA-ABPBI). - Acid-base copolymer approach (Triazole-PVPA). - Acid doped polymers (Triazole functional polymer doped with H3PO4). Perylenebisimide (PBI) derivatives, a second type of important functional supramolecular materials with potent applications in plastic electronics, were also investigated by means of solid-state NMR. The preparation of conducting nanoscopic fibers based on the self-assembling functional units is an appealing aim as they may be incorporated in molecular electronic devices. In this category, perylene derivatives have attracted great attention due to their high charge carrier mobility. A detailed knowledge about their supramolecular structure and molecular dynamics is crucial for the understanding of their electronic properties. The aim is to understand the structure, dynamics and packing arrangements which lead to high electron conductivity in PBI derivatives.

Synthese und Charakterisierung von Polymethylmethacrylat (PMMA)-Silika-Komposit-Partikeln und fluorierten Nanopartikeln unter Verwendung des Miniemulsionsprozesses

In der vorliegenden Dissertation wurden zwei verschiedene Fragestellungen bearbeitet. Zum einen wurde im Rahmen des Schwerpunktprojektes „Kolloidverfahrenstechnik“ und in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Heike Schuchmann vom KIT in Karlsruhe die Verkapselung von Silika-Nanopartikeln in eine PMMA-Hülle durch Miniemulsionspolymerisation entwickelt und der Aufskalierungsprozess unter Verwendung von Hochdruckhomogenisatoren vorangetrieben. Zum anderen wurden verschiedene fluorierte Nanopartikel durch den Miniemulsionsprozess generiert und ihr Verhalten in Zellen untersucht.rnSilika-Partikel konnten durch Miniemulsionspolymerisation in zwei unterschiedlichen Prozessen erfolgreich verkapselt werden. Bei der ersten Methode wurden zunächst modifizierte Silika-Partikel in einer MMA-Monomerphase dispergiert und anschließend durch den normalen Miniemulsionsprozess Silika-beladene Tröpfchen generiert. Diese konnten zu Komposit-Partikeln polymerisiert werden. Bei der Verkapselung durch den Fission/Fusion Prozess wurden die hydrophobisierten Silika-Partikel durch Fission und Fusion Prozesse in schon vorhandene Monomertröpfchen eingebracht, welche hinterher polymerisiert wurden. Um hydrophiles Silika in einem hydrophoben Monomer zu dispergieren, musste zunächst eine Modifizierung der Silika-Partikel stattfinden. Dies geschah unter anderem über eine chemische Anbindung von 3-Methacryloxypropyltri-methoxysilan an der Oberfläche der Silika-Partikel. Des Weiteren wurden die hydrophilen Silika-Partikel durch Adsorption von CTMA-Cl physikalisch modifiziert. Unter anderem durch die Variation des Verkapselungsprozesses, der Silika-Menge, der Tensidart und –menge und der Comonomere konnten Komposit-Partikel mit unterschiedlichen Morphologien, Größen, und Füllgraden erhalten werden.rnFluorierte Nanopartikel wurden erfolgreich über den Prozess der Miniemulsionspolymerisation synthetisiert. Als Monomere dienten dabei fluorierte Acrylate, fluorierte Methacrylate und fluoriertes Styrol. Es war möglich aus jeder dieser drei Gruppen an Monomeren fluorierte Nanopartikel herzustellen. Für genauere Untersuchungen wurden 2,3,4,5,6-Pentafluorstyrol, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-Heptadecafluorodecyl-methacrylat und 1H,1H,2H,2H-Perfluorodecylacrylat als Monomere ausgewählt. Als Hydrophob zur Unterdrückung der Ostwaldreifung wurde Perfluromethyldecalin eingesetzt. Die stabilsten Miniemulsionen wurden wiederum mit den ionischen Tensid SDS generiert. Mit steigendem Gehalt an SDS gelöst in der kontinuierlichen Phase, wurde eine Verkleinerung der Partikelgröße festgestellt. Neben den Homopolymerpartikeln wurden auch Copolymerpartikel mit Acrylsäure erfolgreich synthetisiert. Zudem wurde noch das Verhalten der fluorierten Partikel in Zellen überprüft. Die fluorierten Partikel wiesen ein nicht toxisches Verhalten vor. Die Adsorption von Proteinen aus Humanem Serum wurde über ITC Messungen untersucht. rnSomit konnte gezeigt werden, dass die Technik der Miniemulsionspolymerisation eine abwechslungsreiche und effektive Methode ist, um Hybridnanopartikel mit verschiedenen Morphologien und oberflächenfunktionalisierte Nanopartikel erfolgreich zu generieren.rn