Validation of a stability-indicating HPLC method with diode array detection for the determination of beclomethasone dipropionate in aqueous suspension for nebulizer

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

A new sensitive method for the quantification of glyoxal and methylglyoxal in snow and ice by stir bar sorptive extraction and liquid desorption-HPLC-ESI-MS

In this study, the development of a new sensitive method for the analysis of alpha-dicarbonyls glyoxal (G) and methylglyoxal (MG) in environmental ice and snow is presented. Stir bar sorptive extraction with in situ derivatization and liquid desorption (SBSE-LD) was used for sample extraction, enrichment, and derivatization. Measurements were carried out using high-performance liquid chromatography coupled to electrospray ionization tandem mass spectrometry (HPLC-ESI-MS/MS). As part of the method development, SBSE-LD parameters such as extraction time, derivatization reagent, desorption time and solvent, and the effect of NaCl addition on the SBSE efficiency as well as measurement parameters of HPLC-ESI-MS/MS were evaluated. Calibration was performed in the range of 1–60 ng/mL using spiked ultrapure water samples, thus incorporating the complete SBSE and derivatization process. 4-Fluorobenzaldehyde was applied as internal standard. Inter-batch precision was <12 % RSD. Recoveries were determined by means of spiked snow samples and were 78.9 ± 5.6 % for G and 82.7 ± 7.5 % for MG, respectively. Instrumental detection limits of 0.242 and 0.213 ng/mL for G and MG were achieved using the multiple reaction monitoring mode. Relative detection limits referred to a sample volume of 15 mL were 0.016 ng/mL for G and 0.014 ng/mL for MG. The optimized method was applied for the analysis of snow samples from Mount Hohenpeissenberg (close to the Meteorological Observatory Hohenpeissenberg, Germany) and samples from an ice core from Upper Grenzgletscher (Monte Rosa massif, Switzerland). Resulting concentrations were 0.085–16.3 ng/mL for G and 0.126–3.6 ng/mL for MG. Concentrations of G and MG in snow were 1–2 orders of magnitude higher than in ice core samples. The described method represents a simple, green, and sensitive analytical approach to measure G and MG in aqueous environmental samples.

Innovació tecnològica a la construcció subterrània

Report for the scientific sojourn carried out in the International Center for Numerical Methods in Engineering (CIMNE) –state agency – from February until November 2007. The work within the project Technology innovation in underground construction can be grouped into the following tasks: development of the software for modelling underground excavation based on the discrete element method - the numerical algorithms have been implemented in the computer programs and applied to simulation of excavation using roadheaders and TBM-s -; coupling of the discrete element method with the finite element method; development of the numerical model of rock cutting taking into account of wear of rock cutting tools -this work considers a very important factor influencing effectiveness of underground works -.

An Integrated Study of Pervious Concrete Mixture Design for Wearing Course Applications, July 2011

This report presents the results of the largest and most comprehensive study to date on portland cement pervious concrete (PCPC). It is designed to be widely accessible and easily applied by designers, producers, contractors, and owners. The project was designed to begin with pervious concrete best practices and then to address the unanswered questions in a systematic fashion to allow a successful overlay project. Consequently, the first portion of the integrated project involved a combination of fundamental material property investigations, test method development, and addressing constructability issues before actual construction could take place. The second portion of the project involved actual construction and long-term testing before reporting successes, failures, and lessons learned. The results of the studies conducted show that a pervious concrete overlay can be designed, constructed, operated, and maintained. A pervious concrete overlay has several inherent advantages, including reduced splash and spray and reduced hydroplaning potential, as well as being a very quiet pavement. The good performance of this overlay in a particularly harsh freeze-thaw climate, Minnesota, shows pervious concrete is durable and can be successfully used in freeze-thaw climates with truck traffic and heavy snow plowing.

Documents : Dating a document

The determination of the age of a document is a very frequent query, however it is also one of the most challenging and controversial areas of questioned document examination. Several approaches were defined to address this problem. The first is based on the introduction date of raw constituents (like paper or ink) on the market. The second approach is based on the aging of documents, which is unfortunately not only influenced by passing time, but also by storage conditions and document composition. The third approach considers the relative age of documents and aims at reconstructing their chronology. The three approaches are equally complex to develop and encounter quantity of problems which are not negligible. This article aims to expose the potential applications and limitations of current ink dating methods. Method development and validation and the interpretation of evidence prove to be essential criteria for the dating of documents.

Therapeutic drug monitoring of seven psychotropic drugs and four metabolites in human plasma by HPLC-MS.

A simple and sensitive LC-MS method was developed and validated for the simultaneous quantification of aripiprazole (ARI), atomoxetine (ATO), duloxetine (DUL), clozapine (CLO), olanzapine (OLA), sertindole (STN), venlafaxine (VEN) and their active metabolites dehydroaripiprazole (DARI), norclozapine (NCLO), dehydrosertindole (DSTN) and O-desmethylvenlafaxine (OVEN) in human plasma. The above mentioned compounds and the internal standard (remoxipride) were extracted from 0.5 mL plasma by solid-phase extraction (mix mode support). The analytical separation was carried out on a reverse phase liquid chromatography at basic pH (pH 8.1) in gradient mode. All analytes were monitored by MS detection in the single ion monitoring mode and the method was validated covering the corresponding therapeutic range: 2-200 ng/mL for DUL, OLA, and STN, 4-200 ng/mL for DSTN, 5-1000 ng/mL for ARI, DARI and finally 2-1000 ng/mL for ATO, CLO, NCLO, VEN, OVEN. For all investigated compounds, good performance in terms of recoveries, selectivity, stability, repeatability, intermediate precision, trueness and accuracy, was obtained. Real patient plasma samples were then successfully analysed.

Retinal Image Analysis Using Machine Vision

The topic of this thesis is studying how lesions in retina caused by diabetic retinopathy can be detected from color fundus images by using machine vision methods. Methods for equalizing uneven illumination in fundus images, detecting regions of poor image quality due toinadequate illumination, and recognizing abnormal lesions were developed duringthe work. The developed methods exploit mainly the color information and simpleshape features to detect lesions. In addition, a graphical tool for collecting lesion data was developed. The tool was used by an ophthalmologist who marked lesions in the images to help method development and evaluation. The tool is a general purpose one, and thus it is possible to reuse the tool in similar projects.The developed methods were tested with a separate test set of 128 color fundus images. From test results it was calculated how accurately methods classify abnormal funduses as abnormal (sensitivity) and healthy funduses as normal (specificity). The sensitivity values were 92% for hemorrhages, 73% for red small dots (microaneurysms and small hemorrhages), and 77% for exudates (hard and soft exudates). The specificity values were 75% for hemorrhages, 70% for red small dots, and 50% for exudates. Thus, the developed methods detected hemorrhages accurately and microaneurysms and exudates moderately.

Particle Size Analysis of Pharmaceutical Powders by Laser Diffraction

Raaka-aineen hiukkaskoko on lääkekehityksessä keskeinen materiaaliparametri. Lääkeaineen partikkelikoko vaikuttaa moneen lääketuotteen tärkeään ominaisuuteen, esimerkiksi lääkkeen biologiseen hyväksikäytettävyyteen. Tässä diplomityössä keskityttiin jauhemaisten lääkeaineiden hiukkaskoon määrittämiseen laserdiffraktiomenetelmällä. Menetelmä perustuu siihen, että partikkeleista sironneen valon intensiteetin sirontakulmajakauma on riippuvainen partikkelien kokojakaumasta. Työn kirjallisuusosassa esiteltiin laserdiffraktiomenetelmän teoriaa. PIDS (Polarization Intensity Differential Scattering) tekniikka, jota voidaan käyttää laserdiffraktion yhteydessä, on myös kuvattu kirjallisuusosassa. Muihin menetelmiin perustuvista analyysimenetelmistä tutustuttiin mikroskopiaan sekä aerodynaamisen lentoajan määrittämiseen perustuvaan menetelmään. Kirjallisuusosassa esiteltiin myös partikkelikoon yleisimpiä esitystapoja. Työn kokeellisen osan tarkoituksena oli kehittää ja validoida laserdiffraktioon perustuva partikkelikoon määritysmenetelmä tietylle lääkeaineelle. Menetelmäkehitys tehtiin käyttäen Beckman Coulter LS 13 320 laserdiffraktoria. Laite mahdollistaa PIDS-tekniikan käytön laserdiffraktiotekniikan ohella. Menetelmäkehitys aloitettiin arvioimalla, että kyseinen lääkeaine soveltuu parhaiten määritettäväksi nesteeseen dispergoituna. Liukoisuuden perusteella väliaineeksi valittiin tällä lääkeaineella kyllästetty vesiliuos. Dispergointiaineen sekä ultraäänihauteen käyttö havaittiin tarpeelliseksi dispergoidessa kyseistä lääkeainetta kylläiseen vesiliuokseen. Lopuksi sekoitusnopeus näytteensyöttöyksikössä säädettiin sopivaksi. Validointivaiheessa kehitetyn menetelmän todettiin soveltuvan hyvin kyseiselle lääkeaineelle ja tulosten todettiin olevan oikeellisia sekä toistettavia. Menetelmä ei myöskään ollut herkkä pienille häiriöille.

Validació del mètode analític per la determinació d'aminoàcids i carbohidrats d'un producte farmacèutic per HPLC

Per poder desenvolupar un producte farmacèutic és necessari establir un mètode d’anàlisis que permeti determinar i quantificar totes aquelles substàncies que conté, ja sigui referent als principis actius; a les impureses i productes de degradació, conservants, antioxidants,... Grans entitats com la ICH remarquen la importància de validar els mètodes analítics ja que és la via per demostrar que aquell producte compleix les garanties de qualitat prèviament establertes. Així doncs, l’objectiu d’aquest Treball Final de Grau és poder desenvolupar i validar dos mètodes analítics per a la determinació d’aminoàcids i carbohidrats respectivament, d’un producte farmacèutic per cromatografia líquida (HPLC). Per tal de poder concloure que aquell mètode és adequat per la determinació per la qual ha estat desenvolupat, és necessari obtenir resultats que compleixin els criteris d’acceptació corresponents als paràmetres que han de ser avaluats en una validació analítica. Aquests paràmetres són: la precisió, la selectivitat, l’exactitud i la linealitat i el rang. Els resultats d’aquest projecte han demostrat que els dos mètodes desenvolupats són adequats per a la determinació de tres dels principis actius (aminoàcid 1, aminoàcid 2 i carbohidrat 1) que conté el producte farmacèutic d’ús veterinari analitzat; i poden ser validats ja que compleixen els criteris d’acceptació dels paràmetres avaluats que proposa la ICH. El mètode per la determinació de carbohidrats no és vàlid per el carbohidrat 2, ja que durant el desenvolupament es va detectar que una bona part d’aquest passava a carbohidrat 1 (desplaçament de l’equilibri ceto-enòlic que hi ha entre el carbohidrat 1 i el carbohidrat 2 a pHs alts). És per aquest motiu, que es pot concloure que aquest mètode no és vàlid i es recomana seguir investigant per a poder desenvolupar un mètode analític adient.

Determination of sugars and organic acids in pulp samples by capillary electrophoresis with UV detection

This MSc work was done in the project of BIOMECON financed by Tekes. The prime target of the research was, to develop methods for separation and determination of carbohydrates (sugars), sugar acids and alcohols, and some other organic acids in hydrolyzed pulp samples by capillary electrophoresis (CE) using UV detection. Aspen, spruce, and birch pulps are commonly used for production of papers in Finland. Feedstock components in pulp predominantly consist of carbohydrates, organic acids, lignin, extractives, and proteins. Here in this study, pulps have been hydrolyzed in analytical chemistry laboratories of UPM Company and Lappeenranta University in order to convert them into sugars, acids, alcohols, and organic acids. Foremost objective of this study was to quantify and identify the main and by-products in the pulp samples. For the method development and optimization, increased precision in capillary electrophoresis was accomplished by calculating calibration data of 16 analytes such as D-(-)-fructose, D(+)-xylose, D(+)-mannose, D(+)-cellobiose, D-(+)-glucose, D-(+)-raffinose, D(-)-mannitol, sorbitol, rhamnose, sucrose, xylitol, galactose, maltose, arabinose, ribose, and, α-lactose monohydratesugars and 16 organic acids such as D-glucuronic, oxalic, acetic, propionic, formic, glycolic, malonic, maleic, citric, L-glutamic, tartaric, succinic, adipic, ascorbic, galacturonic, and glyoxylic acid. In carbohydrate and polyalcohol analyses, the experiments with CE coupled to direct UV detection and positive separation polarity was performed in 36 mM disodium hydrogen phosphate electrolyte solution. For acid analyses, CE coupled indirect UV detection, using negative polarity, and electrolyte solution made of 2,3 pyridinedicarboxylic acid, Ca2+ salt, Mg2+ salts, and myristyltrimethylammonium hydroxide in water was used. Under optimized conditions, limits of detection, relative standard deviations and correlation coefficients of each compound were measured. The optimized conditions were used for the identification and quantification of carbohydrates and acids produced by hydrolyses of pulp. The concentrations of the analytes varied between 1 mg – 0.138 g in liter hydrolysate.

Lämmityslinjan kokoonpanosolujen tehostaminen Lean-työkaluilla

Diplomityön tarkoitus on tehostaa lämmityslinjan kokoonpanosoluja käyttämällä erilaisia Lean – työkaluja. Pyrkimys on lisätä järjestystä 5S - työkalun avulla sekä selvittää lämmitinlinjan työntekijän ajankäyttö. Lämmitinlinjan suurimmat ongelmat selvitetään häviön mittauksen ja kartoituksen avulla. Työntekijöiden työmenetelmät tutkitaan käyttämällä MTM (Methods-Time Measurement)– menetelmää, jossa yksittäinen työsuoritus kuvataan videolle. Video pisteytetään ja työntekijän liikkeet analysoidaan. Videon pohjalta havaitaan kehityskohteet työpisteissä ja työmenetelmissä, ja ne organisoidaan sekä standardoidaan uudestaan. Materiaalivirtauksen ongelma ratkaistaan siirtämällä komponentit kokoonpanosoluun uuden materiaalipalvelijan toimesta. Menetelmäkehityksen ja paremman järjestyksen avulla kokoonpanosolun tuottavuutta parannetaan 30 prosenttia verrattuna alkuperäiseen tilanteeseen. Lämmitinlinjan häviön mittauksella saavutetaan ymmärrys osaston suurimmista pullonkauloista. Mittauksen avulla tiedetään yksittäisten ongelmien esiintymistiheydet ja koneiden kapasiteettihäviöt. Lämmitinlinjaston tehostaminen tulevaisuudessa vaatii häviöiden alkuperäisten ongelmien ratkaisua.

UHPLC-epäpuhtausmenetelmän kehittäminen ja validointi inhalaatiovalmisteelle

Tämän diplomityön tarkoituksena on kehittää menetelmä, jolla voidaan seurata inhalaatiovalmisteen sisältämiä epäpuhtauksia. Menetelmä kehitetään erittäin korkean suorituskyvyn kromatografialaitteistolle (Ultra High Performance Liquid Chromatography, UHPLC) jo olemassa olevan HPLC-epäpuhtausmenetelmän pohjalta. Uusi menetelmä kehitetään analyysiajan lyhentämiseksi ja erotuksen resoluution parantamiseksi. Työn kirjallisuusosa esittelee lyhyesti inhalaatiovalmisteet sekä nestekromatografian perusteet. Korkean erotuskyvyn nestekromatografia ja analysoinnin apuna käytettävät parametrit selvitetään laskukaavoineen. Kirjallisuusosa keskittyy epäpuhtausmenetelmän kehittämisen kulkuun ja menetelmän validoinnissa suoritettaviin kokeisiin. Soveltavassa osassa Orion Oyj:n kehitteillä olevalle kahden vaikuttavan aineen inhalaatiovalmisteelle kehitetään UHPLC-epäpuhtausmenetelmä kirjallisuusosiossa esitellyn menetelmäkehitysrungon pohjalta. Menetelmäkehityksen kulku ja analyysin olosuhteiden valinta esitellään pääpiirteittäin, jonka jälkeen kehitetty menetelmä validoidaan sille tehdyn validointisuunnitelman mukaisesti. Kehitetystä UHPLC-epäpuhtausmenetelmästä saatiin 16 minuuttia lyhyempi kuin vastaava HPLC-epäpuhtausmenetelmä. Myös analyysin resoluutio parantui merkittävästi. Toistuvien injektioiden jälkeen kromatogrammissa esiintyi kuitenkin häntimistä, joka johti merkittävään resoluution heikkenemiseen. Häntimisen syyksi epäiltiin toisen vaikuttavan aineen kiinnittymistä kolonnimateriaaliin, mutta sen estämiseksi ehdotetut toimenpiteet eivät sopineet kehitettyyn menetelmään.

Quantification of Toxin Biosynthesis Genes In Cyanobacteria and Dinoflagellates - Genetic Factors as Predictors of Toxin Production in the Environment

Harmful algal blooms (HABs) are events caused by the massive proliferation of microscopic, often photosynthetic organisms that inhabit both fresh and marine waters. Although HABs are essentially a natural phenomenon, they now cause worldwide concern. Recent anthropogenic effects, such as climate change and eutrophication via nutrient runoff, can be seen in their increased prevalence and severity. Cyanobacteria and dinoflagellates are often the causative organisms of HABs. In addition to adverse effects caused by the sheer biomass, certain species produce highly potent toxic compounds: hepatotoxic microcystins are produced exclusively by cyanobacteria and neurotoxic saxitoxins, also known as paralytic shellfish toxins (PSTs), by both cyanobacteria and dinoflagellates. Specific biosynthetic genes in the cyanobacterial genomes direct the production of microcystin and paralytic shellfish toxins. Recently also the first paralytic shellfish toxin gene sequences from dinoflagellate genomes have been elucidated. The public health risks presented by HABs are evident, but the monitoring and prediction of toxic events is challenging. Characterization of the genetic background of toxin biosynthesis, including that of microcystins and paralytic shellfish toxins, has made it possible to develop highly sensitive molecular tools which have shown promise in the monitoring and study of potentially toxic microalgae. In this doctoral work, toxin-specific genes were targeted in the developed PCR and qPCR assays for the detection and quantification of potentially toxic cyanobacteria and dinoflagellates in the environment. The correlation between the copy numbers of the toxin biosynthesis genes and toxin production were investigated to assess whether the developed methods could be used to predict toxin concentrations. The nature of the correlation between gene copy numbers and amount of toxin produced varied depending on the targeted gene and the producing organism. The combined mcyB copy numbers of three potentially microcystin-producing cyanobacterial genera showed significant positive correlation to the observed total toxin production. However, the presence of PST-specific sxtA, sxtG, and sxtB genes of cyanobacterial origin was found to be a poor predictor of toxin production in the studied area. Conversely, the dinoflagellate sxtA4 was a good qualitative indicator of a neurotoxic bloom both in the laboratory and in the field, and population densities reflected well the observed toxin concentrations. In conclusion, although the specificity of each potential targeted toxin biosynthesis gene must be assessed individually during method development, the results obtained in this doctoral study support the use of quantitative PCR -based approaches in the monitoring of toxic cyanobacteria and dinoflagellates.

Analytics for the modified kraft pulps

Tämän diplomityön tavoitteena on kehittää sopiva analyyttinen menetelmä muokatun kraft-sellukuidun substituutioasteen (DS) kvantitatiivista määrittämistä varten. Muokkauksella tarkoitetaan tässä yhteydessä joko kovalenttisesti tai adsorption avulla tapahtuvaa molekyylin kiinnittymistä sellukuidun pinnalle. Työn kirjallisuusosuudessa käsitellään lyhyesti eri muokkaustapoja ja yhdisteitä joiden avulla voidaan saavuttaa haluttuja ominaisuuksia sellusta valmistetuille lopputuotteille. Lisäksi kirjallisuusosuudessa käydään läpi käyttötarkoitukseen soveltuvimpia suoria ja epäsuoria analyysimenetelmiä. Analyysimenetelmistä kaikkein lupaavimpia testattiin työn kokeellisessa osassa. Diplomityön kokeellisessa osassa keskityttiin kehittämään muokatulle sellulle kvantitatiivista menetelmää DS:n määrittämiseksi Fourier-muunnos infrapuna-vaimennettu kokonaisheijastus (FTIR-ATR) spektrometrillä. Kirjallisuuskatsauksessa ei löytynyt yhtään dokumentoitua tutkimusta, jossa FTIR-ATR menetelmää olisi käytetty muokatun sellukuidun kvantitatiiviseen tutkimukseen. Muiden analyysimenetelmien, kuten alkuaineanalyysin, termogravimetrisen analyysin (TGA) ja valomikroskopian avulla pyrittiin tuottamaan lisätietoa muokkauksesta. Kvantitatiivisen FTIR-ATR menetelmän kehitykseen käytetyt muokatut sellukuidut olivat selluloosa-asetaattia ja selluloosa betainaattia. Saatujen tulosten perusteella muokattujen sulfiitti- ja kraft sellukuitujen DS:n kvantitatiivinen määrittäminen on mahdollista FTIR-ATR menetelmällä. Vähäinen kalibrointipisteiden määrä vaikeutti tarkan analyysimenetelmän tekemistä. Kehitetyn menetelmän suurimpina ongelmina olivat kiinteiden näytteiden heterogeenisyys sekä mahdollisten epäpuhtauksien tunnistaminen. Jatkotutkimusten avulla kehitettyä menetelmää on kuitenkin mahdollista käyttää muokattujen sellukuitujen jatkuvaan analysointiin selluteollisuudessa.