Silicatein α: Cathepsin L-like protein in sponge biosilica

Earth’s biota produces vast quantities of polymerized silica at ambient temperatures and pressures by mechanisms that are not understood. Silica spicules constitute 75% of the dry weight of the sponge Tethya aurantia, making this organism uniquely tractable for analyses of the proteins intimately associated with the biosilica. Each spicule contains a central protein filament, shown by x-ray diffraction to exhibit a highly regular, repeating structure. The protein filaments can be dissociated to yield three similar subunits, named silicatein α, β, and γ. The molecular weights and amino acid compositions of the three silicateins are similar, suggesting that they are members of a single protein family. The cDNA sequence of silicatein α, the most abundant of these subunits, reveals that this protein is highly similar to members of the cathepsin L and papain family of proteases. The cysteine at the active site in the proteases is replaced by serine in silicatein α, although the six cysteines that form disulfide bridges in the proteases are conserved. Silicatein α also contains unique tandem arrays of multiple hydroxyls. These structural features may help explain the mechanism of biosilicification and the recently discovered activity of the silicateins in promoting the condensation of silica and organically modified siloxane polymers (silicones) from the corresponding silicon alkoxides. They suggest the possibility of a dynamic role of the silicateins in silicification of the sponge spicule and offer the prospect of a new synthetic route to silica and siloxane polymers at low temperature and pressure and neutral pH.

Cloning and mitochondrial localization of full-length D-AKAP2, a protein kinase A anchoring protein

Differential compartmentalization of signaling molecules in cells and tissues is being recognized as an important mechanism for regulating the specificity of signal transduction pathways. A kinase anchoring proteins (AKAPs) direct the subcellular localization of protein kinase A (PKA) by binding to its regulatory (R) subunits. Dual specific AKAPs (D-AKAPs) interact with both RI and RII. A 372-residue fragment of mouse D-AKAP2 with a 40-residue C-terminal PKA binding region and a putative regulator of G protein signaling (RGS) domain was previously identified by means of a yeast two-hybrid screen. Here, we report the cloning of full-length human D-AKAP2 (662 residues) with an additional putative RGS domain, and the corresponding mouse protein less the first two exons (617 residues). Expression of D-AKAP2 was characterized by using mouse tissue extracts. Full-length D-AKAP2 from various tissues shows different molecular weights, possibly because of alternative splicing or posttranslational modifications. The cloned human gene product has a molecular weight similar to one of the prominent mouse proteins. In vivo association of D-AKAP2 with PKA in mouse brain was demonstrated by using cAMP agarose pull-down assay. Subcellular localization for endogenous mouse, rat, and human D-AKAP2 was determined by immunocytochemistry, immunohistochemistry, and tissue fractionation. D-AKAP2 from all three species is highly enriched in mitochondria. The mitochondrial localization and the presence of RGS domains in D-AKAP2 may have important implications for its function in PKA and G protein signal transduction.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Polimerização em emulsão de estireno em microrreator.

A polimerização em emulsão de estireno em um microrreator Syrris de 250 µL com misturador estático junção \"T\" foi estudada em duas etapas. Primeiro somente a fluidodinâmica deste dispositivo não convencional foi avaliada, depois, foi desenvolvida a reação de polimerização de forma a observar como este fator influencia no sistema. Os experimentos foram realizados procurando se atingir maiores conversões, mas mantendo a estabilidade da emulsão. Foi um trabalho exploratório, portanto se assemelha mais a um processo de evolução (evolutionary process). Foram verificados a partir de qual relação das vazões dos dois fluidos ocorre a formação de gotas, e que com o aumento da vazão da fase contínua, aquosa (Qc), mantendo constante a vazão da fase dispersa (Qd), foi verificado uma diminuição do diâmetro das gotas e um regime de fluxo laminar. Posteriormente, realizou-se a polimerização em emulsão do estireno no microrreator, porém com restrições para altas vazões. Os parâmetros de processo testados foram a proporção Qc e Qd, a temperatura e a concentração do iniciador para então verificar o efeito que a variação destas ocasionam na conversão de monômero, no diâmetro e número de partículas e nas massas moleculares médias. A polimerização foi feita para soma das vazões Qc e Qd da ordem de 100 µ L/min, com 15% de monômero na formulação e com o maior tempo de residência possível de 2,5 minutos. Para maiores concentrações de monômero, acima de 15% foi verificado entupimento do canal do microrreator. A taxa de conversão de monômero aumentou com o aumento da temperatura e com o aumento da concentração do iniciador, mas o maior valor atingido foi de apenas 37% devido ao baixo tempo de residência. Nos casos de maiores taxas de conversão, as massas moleculares obtidas foram as menores conforme o esperado pela teoria. Finalmente, os índices de polidispersão (PDI), obtidos foram da ordem de 2,5 a 3,5.

Overcoming performance and convergence issues of discrete transform based modeling of crosslinking classical and reversible deactivated radical polymerizations

Population balances of polymer species in terms 'of discrete transforms with respect to counts of groups lead to tractable first order partial differential equations when ali rate constants are independent of chain length and loop formation is negligible [l]. Average molecular weights in the absence ofgelation are long known to be readily found through integration of an initial value problem. The extension to size distribution prediction is also feasible, but its performance is often lower to the one provided by methods based upon real chain length domain [2]. Moreover, the absence ofagood starting procedure and a higher numerical sensitivity hás decisively impaired its application to non-linear reversibly deactivated polymerizations, namely NMRP [3].

Ernesti Beckmann dissertatio, Studien zur ebullioskopischen Bestimmung von Molekulargewichten.

List of meriti and degree recipients with thesis titles: p. [35]-54.

Determination of protein charge by capillary zone electrophoresis

The feasibility of employing classical electrophoresis theory to determine the net charge (valence) of proteins by capillary zone electrophoresis is illustrated in this paper. An outline of a procedure to facilitate the interpretation of mobility measurements is demonstrated by its application to a published mobility measurement for Staphylococcal nuclease at pH 8.9 that had been obtained by capillary zone electrophoresis. The significantly higher valence of +7.5 (cf. 5.6 from the same series of measurements) that has been reported on the basis of a charge ladder approach for charge determination signifies the likelihood that the latter generic approach may be prone to error arising from nonconformity of the experimental system with an inherent assumption that chemical modification or mutation of amino acid residues has no effect on the overall three-dimensional size and shape of the protein. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

Long-term in vivo biostability of poly(dimethylsiloxane) / poly(hexamethylene oxide) mixed macrodiol-based polyurethane elastomers

The long-term biostability of a novel thermoplastic polyurethane elastomer (Elast-Eon(TM) 2 80A) synthesized using poly(hexamethylene oxide) (PHMO) and poly(dimethylsiloxane) (PDMS) macrodiols has been studied using an in vivo ovine model. The material's biostability was compared with that of three commercially available control materials, Pellethane(R) 2363-80A, Pellethane(R) 2363-55D and Bionate(R) 55D, after subcutaneous implantation of strained compression moulded flat sheet dumbbells in sheep for periods ranging from 3 to 24 months. Scanning electron microscopy, attenuated total reflectance-Fourier transform infrared spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy were used to assess changes in the surface chemical structure and morphology of the materials. Gel permeation chromatography, differential scanning calorimetry and tensile testing were used to examine changes in bulk characteristics of the materials. The results showed that the biostability of the soft flexible PDMS-based test polyurethane was significantly better than the control material of similar softness, Pellethane(R) 80A, and as good as or better than both of the harder commercially available negative control polyurethanes. Pellethane(R) 55D and Bionate(R) 55D. Changes observed in the surface of the Pellethane(R) materials were consistent with oxidation of the aliphatic polyether soft segment and hydrolysis of the urethane bonds joining hard to soft segment with degradation in Pellethane(R) 80A significantly more severe than that observed in Pellethane(R) 55D. Very minor changes were seen on the surfaces of the Elast-Eon(TM) 2 80A and Bionate(R) 55D materials. There was a general trend of molecular weight decreasing with time across all polymers and the molecular weights of all materials decreased at a similar relative rate. The polydispersity ratio, M-w/M-n, increased with time for all materials. Tensile tests indicated that UTS increased in Elast-Eon(TM) 2 80A and Bionate(R) 55D following implantation under strained conditions. However, ultimate strain decreased and elastic modulus increased in the explanted specimens of all three materials when compared with their unimplanted unstrained counterparts. The results indicate that a soft, flexible PDMS-based polyurethane synthesized using 20% PHMO and 80% PDMS macrodiols has excellent long-term biostability compared with commercially available polyurethanes. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A pore-forming haemolysin from the hookworm, Ancylostoma caninum

Hookworms feed on blood, but the mechanism by which they lyse ingested erythrocytes is unknown. Here we show that Ancylostoma caninum, the common dog hookworm, expresses a detergent soluble, haemolytic factor. Activity was identified in both adult and larval stages, was heat-stable and unaffected by the addition of protease inhibitors, metal ions, chelators and reducing agents. Trypsin ablated lysis indicating that the haemolysin is a protein. A closely migrating doublet of hookworm proteins with apparent molecular weights of 60-65 kDa bound to the erythrocyte membrane after lysis of cells using both unlabeled and biotinylated detergent-solubilised hookworm extracts. In addition, separation of detergent-soluble parasite extracts using strong cation-exchange chromatography, resulted in purification of 60-65 kDa proteins with trypsin-sensitive haemolytic activity. Erythrocytes lysed with particulate, buffer-insoluble worm extracts were observed using scanning electron microscopy and appeared as red cell ghosts with approximately 100 nm diameter pores formed in the cell membranes. Red blood cell ghosts remained visible indicating that lysis was likely caused by pore formation and followed by osmotic disruption of the cell. (C) 2004 Australian Society for Parasitology Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Quantitative description of the interaction between folate and the folate-binding protein from cow's milk

A detailed study has been carried out on the dependence of folate binding on the concentration of FBP (folate-binding protein) at pH 5.0, conditions selected to prevent complications arising from the pre-existing self-association of the acceptor. In contrast with the mandatory requirement that reversible interaction of ligand with a single acceptor site should exhibit a unique, rectangular hyperbolic binding curve, results obtained by ultrafiltration for the FBP-folate system required description in terms of (i) a sigmoidal relationship between concentrations of bound and free folate and (ii) an inverse dependence of affinity on FBP concentration. These findings have been attributed to the difficulties in determining the free ligand concentration in the FBP-folate mixtures for which reaction is essentially stoichiometric. This explanation also accounts for the similar published behaviour of the FBP-folate system at neutral pH, which had been attributed erroneously to acceptor self-association, a phenomenon incompatible with the experimental findings because of its prediction of a greater affinity for folate with increasing FBP concentration.

An investigation of the nitroxide-mediated preirradiation grafting of styrene onto PFA

Simultaneous and preirradiation grafting of styrene onto fluorinated polyolefins does not enable control of the molecular weights or polydispersities of the styrene grafts. The nitroxide-mediated grafting of styrene onto PFA with TEMPO and TEISO using a preirradiation method has been investigated as a means of controlling the graft properties and especially to produce grafts with improved suitability for SPOC. The yields of graft were found to be in the range 15-20% for nitroxide concentrations between 5 x 10(-3) and 2 x 10(-2) M and were similar for the two nitroxides studied. Raman mapping was used to obtain the depth profile for the styrene grafts. The grafts were found to be principally located within the PFA substrate, and little graft was formed at the PFA surface. Fmoc loading tests were performed to assess the suitability of the grafted PFA as a support for SPOC, but these showed no significant loading was achieved, thus indicating that the graft properties are not suitable for SPOC. However, the study has important implications for the applications of PFA-grafted polymers in other areas, such as chemically resistant ion-exchange and separation membranes.

RAFT-mediated emulsion polymerization of styrene using a non-ionic surfactant

We report the successful RAFT-mediated emulsion polymerization of styrene using a non-ionic surfactant (Brij98), the highly reactive 1-phenylethyl phenyldithioacetate (PEPDTA) RAFT agent, and water-soluble initiator ammonium persulfate (APS). The molar ratio of RAFT agent to APS was identical in all experiments. Most of the monomer was contained within the micelles, analogous to microemulsion or miniemulsion systems but without the need of shear, sonication, cosurfactant, or a hydrophobe. The number-average molecular weight increased with conversion and the polydispersity index was below 1.2. This ideal 'living' behavior was only found when molecular weights of 9000 and below were targeted. It was postulated that the rapid transportation of RAFT agent from the monomer swollen micelles to the growing particles was fast on the polymerization timescale, and most if not all the RAFT agent is consumed within the first 10% conversion. In addition, it was postulated that the high nucleation rate from the high rate of exit ( of the R radical from the RAFT agent) and high entry rate from water-phase radicals ( high APS concentration) reduced the effects of 'superswelling' and therefore a similar molar ratio of RAFT agent to monomer was maintained in all growing particles. The high polydispersity indexes found when targeting molecular weights greater than 9000 were postulated to be due to the lower nucleation rate from the lower weight fractions of both APS and RAFT agent. In these cases, 'superswelling' played a dominant role leading to a heterogeneous distribution of RAFT to monomer ratios among the particles nucleated at different times.

The effect of elasticity on drop creation in T-shaped microchannels

Polymeric microdrops of low viscosity, elastic fluids have been generated in T-shaped microfluidic devices using a cross-flow shear-induced drop generation process. Dilute (c/c* similar to 0.5) aqueous solutions of polyethylene oxide (PEO) of various molecular weights (3 x 10(5) -2 x 10(6) g/mol) were used as the drop phase fluids whilst silicone oils (5 mPa s

Saponins from Quillaja saponaria Molina: Isolation, Characterization and Ability to Form Immuno Stimulatory Complexes (ISCOMs)

ISCOMs have received much attention as vaccine adjuvants due to their immunostimulatory effects. They are colloidal particles typically comprised of phospholipids, cholesterol and Quil A, a crude mixture of saponins extracted from the bark of Quillaja saponaria Molina. We have previously shown that ISCOMs can be prepared by ether injection wherein an ether solution of phospholipids and cholesterol in a mass ratio of 5:2 is injected into a solution of Quil A at a mass ratio of 7 lipids: 3 Quil A. The aim of this study was firstly to isolate and characterise discrete fractions of Quil A and secondly to investigate which of these fractions were able to form ISCOMs by the method of ether injection. Six fractions of Quil A were isolated by semi-preparative reverse phase high performance liquid chromatography (RP-HPLC) and characterised by analytical HPLC, liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS) and the qualitative Liebermann- Burchard and Molisch tests for triterpenoids and carbohydrates respectively. ISCOMs were subsequently prepared from the isolated fractions by the method of ether injection and the resulting preparations characterized by photon correlation spectroscopy (PCS) and negative stain transmission electron microscopy (TEM). The molecular weights of the major compounds in the fractions ranged from ∼1200 to ∼2300 Da; all fractions tested positive for triterpenoids and saccharides and four of the fractions were identified as QS-7, QS-17, QS-18 and QS-21 by analysis (LC-MS and analytical HPLC). Injection of ether solutions of lipids into aqueous solutions of QS-17, QS-18 or QS-21 all resulted in homogeneous ISCOM dispersions. The combination of lipids and QS-7 by ether injection produced lamellae and liposomes as the prominent structures and a minor amount of ISCOMs. The remaining two hydrophilic, low molecular weight fractions of Quil A did not produce ISCOMs, instead liposomes and helical structures predominated in the samples.

DOSY NMR studies of chemical exchange behavior of poly(2-hydroxyethyl methacrylate)

PFG-NMR was used to study the chemical exchange of linear PHEMA having a range of molecular weights with water in DMSO containing varying quantities of water. The aim was to investigate the use of PFG-NMR to study chemical exchange between a polymer with exchangeable protons and a small fast diffusing molecule to provide insight into the conformation adopted by a polymer in solution. The experimental data were simulated closely for the two-site exchange case using the Bloch equations modified for chemical exchange and diffusion. The exchange rate could be used to detect changes in polymer conformation resulting from changes in the solvent. PHEMA of MW 10 000 showed significant time-dependent changes in exchange rate, resulting from preferential solvation of the OH sites by water, and subsequent conformational changes which altered accessibility of the OH sites to water. This behavior was not observed for larger MW PHEMA, which adopted a stable conformation immediately. Large changes in the exchange rate were not reflected in changes to the hydrodynamic radius, suggesting that a minimal overall change in the chain dimensions occurred. DMSO was found to be a poor solvent for PHEMA, which adopts a compact conformation in DMSO. This work has demonstrated that PFG-NMR is a sensitive method for detecting subtle changes in polymer conformation in polymers with exchangeable protons.