Synthesis and structure - Activity relationship study of potent cytotoxic analogues of the marine alkaloid Lamellarin D

The marine alkaloid, Lamellarin D (Lam-D), has shown potent cytotoxicity in numerous cancer cell lines, and was recently identified as a potent topoisomerase I inhibitor. A library of open lactone analogs of Lam-D was prepared from a methyl 5,6-dihydropyrrolo[2,1-a]isoquinoline-3- carboxylate scaffold (1) by introducing various aryl groups through sequential and regioselective bromination, followed by Pd(0)-catalyzed Suzuki cross-coupling chemistry. The compounds were obtained in a 24-44% overall yield, and tested in a panel of three human tumor cell lines, MDA-MB- 231 (breast), A-549 (lung), and HT-29 (colon), to evaluate their cytotoxic potential. From these data the SAR study concluded that more than 75% of the open-chain Lam-D analogs tested showed cytotoxicity in a low micromolar GI50 range.

Calcium phosphate biomaterials from marine algae. Hydrothermal synthesis and characterisation

Calcium phosphate compounds such as Hydroxyapatite (HAp) were prepared by hydrothermal synthesis with phycogenic CaCO3 as starting material. Material obtained was characterised by usual methods (XRD, FTIR, TG, N2-adsorption, SEM and EDX) in order to study its physical-chemical characteristics. The prepared HAp showed that it may be suitable for use as a biomaterial.

Geographic patterns of genetic variation in a broadly distributed marine vertebrate: new insights into loggerhead turtle stock structure from expanded mitochondrial DNA sequences

Previous genetic studies have demonstrated that natal homing shapes the stock structure of marine turtle nesting populations. However, widespread sharing of common haplotypes based on short segments of the mitochondrial control region often limits resolution of the demographic connectivity of populations. Recent studies employing longer control region sequences to resolve haplotype sharing have focused on regional assessments of genetic structure and phylogeography. Here we synthesize available control region sequences for loggerhead turtles from the Mediterranean Sea, Atlantic, and western Indian Ocean basins. These data represent six of the nine globally significant regional management units (RMUs) for the species and include novel sequence data from Brazil, Cape Verde, South Africa and Oman. Genetic tests of differentiation among 42 rookeries represented by short sequences (380 bp haplotypes from 3,486 samples) and 40 rookeries represented by long sequences (~800 bp haplotypes from 3,434 samples) supported the distinction of the six RMUs analyzed as well as recognition of at least 18 demographically independent management units (MUs) with respect to female natal homing. A total of 59 haplotypes were resolved. These haplotypes belonged to two highly divergent global lineages, with haplogroup I represented primarily by CC-A1, CC-A4, and CC-A11 variants and haplogroup II represented by CC-A2 and derived variants. Geographic distribution patterns of haplogroup II haplotypes and the nested position of CC-A11.6 from Oman among the Atlantic haplotypes invoke recent colonization of the Indian Ocean from the Atlantic for both global lineages. The haplotypes we confirmed for western Indian Ocean RMUs allow reinterpretation of previous mixed stock analysis and further suggest that contemporary migratory connectivity between the Indian and Atlantic Oceans occurs on a broader scale than previously hypothesized. This study represents a valuable model for conducting comprehensive international cooperative data management and research in marine ecology.

Determining risk potential through accidents and near-accidents: an empirical study in a steel factory

Fatal and permanently disabling accidents form only one per I cent of all occupational accidents but in many branches of industry they account for more than half the accident costs. Furthermore the human suffering of the victim and his family is greater in severe accidents than in slight ones. For both human and economic reasons the severe accident risks should be identified befor injuries occur. It is for this purpose that different safety analysis methods have been developed . This study shows two new possible approaches to the problem.. The first is the hypothesis that it is possible to estimate the potential severity of accidents independent of the actual severity. The second is the hypothesis that when workers are also asked to report near accidents, they are particularly prone to report potentially severe near accidents on the basis of their own subjective risk assessment. A field study was carried out in a steel factory. The results supported both the hypotheses. The reliability and the validity of post incident estimates of an accident's potential severity were reasonable. About 10 % of accidents were estimated to be potentially critical; they could have led to death or very severe permanent disability. Reported near accidents were significantly more severe, about 60 $ of them were estimated to be critical. Furthermore the validity of workers subjective risk assessment, manifested in the near accident reports, proved to be reasonable. The studied new methods require further development and testing. They could be used both in routine usage in work places and in research for identifying and setting the priorities of accident risks.

Induced maritime accidents

Humanity system of life is highly supported by maritime transport when circa 8 thousand million people require about 8.800 million tons of merchandises by sea, going in some 105.000 merchant ships of over 100 GT, sailing every thinkable dangerous waters 365 days year 24 hours day. All that Enormous activity plus others different factors produce accidents, as is shown in an ascendant 1.7 rate related to ships lost with big number in life, cargoes losses, and pollution. That is why this study pretend to detect causes factors of maritime accidents, to try to reduce them, and with that targetin mind it was tested the new theory of Induced Maritime Accidents, crossing itsproposals with relevant sinister of different times and circumstances, as Andrea Doria, Torrey Canyon, Costa Concordia, among others. Those cases were re evaluated to establish the key points of such theory, as they are the Production Pressure, the Risk Homeostasis, technological advances and the rupture of safety margin. Cases studies gave as result the existence of referred key points, in a manner combined that the chain of events derived to the fatality, and more than that highlights the possibility that been suppressed to acceptable limits the production pressure or the risk homeostasis, a permissible safety margin were been maintained, avoiding catastrophe.

Effects of artisanal fisheries on the scorpaenids (Scorpaena spp.) reproduction in the marine protected area of Cap de Creus (NW Mediterranean)

Rockfish species are considered important to the ecology of rocky-reef communities which constitute a key habitat in many coastal marine protected areas (MPAs). These species, which are commercially valuable for artisanal fisheries in the Mediterranean, display particular biological traits that could render them vulnerable to fishing. In this study we monitored the artisanal fisheries of scorpaenids (Scorpaena spp.) in the MPA of Cap de Creus (northwestern Mediterranean) in order to estimate the status of their populations, to link captures with the reproduction of these species, and to evaluate the potential impact that artisanal fishing may have on them. Data from onboard sampling with artisanal fishermen and from fisheries statistics (total landings) were used. Total landings and catch per unit of effort (CPUE) follow a clearly seasonal cycle, with a prominent peak during the summer months coinciding with their spawning season, which may be due to mating behavior prior to fertilization. Although maximum sizes are bigger inside the MPA than in non-protected areas situated close by, a significant percentage of individuals caught inside the MPA are below their size at sexual maturity. Although rockfish seem to be favored by the partial protection of the MPA, the allowed artisanal fisheries are probably impacting the reproduction of these species

Maritime Safety in the Gulf of Finland. Review on Policy Instruments

Suomenlahden lisääntynyt meriliikenne on herättänyt huolta meriliikenteen turvallisuuden tasosta, ja erityisesti Venäjän öljyviennin kasvu on lisännyt öljyonnettomuuden todennäköisyyttä Suomenlahdella. Erilaiset kansainväliset, alueelliset ja kansalliset ohjauskeinot pyrkivät vähentämään merionnettomuuden riskiä ja meriliikenteen muita haittavaikutuksia. Tämä raportti käsittelee meriturvallisuuden yhteiskunnallisia ohjauskeinoja: ohjauskeinoja yleisellä tasolla, meriturvallisuuden keskeisimpiä säätelijöitä, meriturvallisuuden ohjauskeinoja ja meriturvallisuuspolitiikan tulevaisuuden näkymiä, ohjauskeinojen tehokkuutta ja nykyisen meriturvallisuuden ohjausjärjestelmän heikkouksia. Raportti on kirjallisuuskatsaus meriturvallisuuden yhteiskunnalliseen sääntelyn rakenteeseen ja tilaan erityisesti Suomenlahden meriliikenteen näkökulmasta. Raportti on osa tutkimusprojektia ”SAFGOF - Suomenlahden meriliikenteen kasvunäkymät 2007 - 2015 ja kasvun vaikutukset ympäristölle ja kuljetusketjujen toimintaan” ja sen työpakettia 6 ”Keskeisimmät riskit ja yhteiskunnalliset vaikutuskeinot”. Yhteiskunnalliset ohjauskeinot voidaan ryhmitellä hallinnollisiin, taloudellisiin ja tietoohjaukseen perustuviin ohjauskeinoihin. Meriturvallisuuden edistämisessä käytetään kaikkia näitä, mutta hallinnolliset ohjauskeinot ovat tärkeimmässä asemassa. Merenkulun kansainvälisen luonteen vuoksi meriturvallisuuden sääntely tapahtuu pääosin kansainvälisellä tasolla YK:n ja erityisesti Kansainvälisen merenkulkujärjestön (IMO) toimesta. Lisäksi myös Euroopan Unionilla on omaa meriturvallisuuteen liittyvää sääntelyä ja on myös olemassa muita alueellisia meriturvallisuuden edistämiseen liittyviä elimiä kuten HELCOM. Joitakin meriturvallisuuden osa-alueita säädellään myös kansallisella tasolla. Hallinnolliset meriturvallisuuden ohjauskeinot sisältävät aluksen rakenteisiin ja varustukseen, alusten kunnon valvontaan, merimiehiin ja merityön tekemiseen sekä navigointiin liittyviä ohjauskeinoja. Taloudellisiin ohjauskeinoihin kuuluvat esimerkiksi väylä- ja satamamaksut, merivakuutukset, P&I klubit, vastuullisuus- ja korvauskysymykset sekä taloudelliset kannustimet. Taloudellisten ohjauskeinojen käyttö meriturvallisuuden edistämiseen on melko vähäistä verrattuna hallinnollisten ohjauskeinojen käyttöön, mutta niitä voitaisiin varmasti käyttää enemmänkin. Ongelmana taloudellisten ohjauskeinojen käytössä on se, että ne kuuluvat pitkälti kansallisen sääntelyn piiriin, joten alueellisten tai kansainvälisten intressien edistäminen taloudellisilla ohjauskeinoilla voi olla hankalaa. Tieto-ohjaus perustuu toimijoiden vapaaehtoisuuteen ja yleisen tiedotuksen lisäksi tieto-ohjaukseen sisältyy esimerkiksi vapaaehtoinen koulutus, sertifiointi tai meriturvallisuuden edistämiseen tähtäävät palkinnot. Poliittisella tasolla meriliikenteen aiheuttamat turvallisuusriskit Suomenlahdella on otettu vakavasti ja paljon työtä tehdään eri tahoilla riskien minimoimiseksi. Uutta sääntelyä on odotettavissa etenkin liittyen meriliikenteen ympäristövaikutuksiin ja meriliikenteen ohjaukseen kuten meriliikenteen sähköisiin seurantajärjestelmiin. Myös inhimilliseen tekijän merkitykseen meriturvallisuuden kehittämisessä on kiinnitetty lisääntyvissä määrin huomiota, mutta inhimilliseen tekijän osalta tehokkaiden ohjauskeinojen kehittäminen näyttää olevan haasteellista. Yleisimmin lääkkeeksi esitetään koulutuksen kehittämistä. Kirjallisuudessa esitettyjen kriteereiden mukaan tehokkaiden ohjauskeinojen tulisi täyttää seuraavat vaatimukset: 1) tarkoituksenmukaisuus – ohjauskeinojen täytyy olla sopivia asetetun tavoitteen saavuttamiseen, 2) taloudellinen tehokkuus – ohjauskeinon hyödyt vs. kustannukset tulisi olla tasapainossa, 3) hyväksyttävyys – ohjauskeinon täytyy olla hyväksyttävä asianosaisten ja myös laajemman yhteiskunnan näkökulmasta katsottuna, 4) toimeenpano – ohjauskeinon toimeenpanon pitää olla mahdollista ja sen noudattamista täytyy pystyä valvomaan, 5) lateraaliset vaikutukset – hyvällä ohjauskeinolla on positiivisia seurannaisvaikutuksia muutoinkin kuin vain ohjauskeinon ensisijaisten tavoitteiden saavuttaminen, 6) kannustin ja uuden luominen – hyvä ohjauskeino kannustaa kokeilemaan uusia ratkaisuja ja kehittämään toimintaa. Meriturvallisuutta koskevaa sääntelyä on paljon ja yleisesti ottaen merionnettomuuksien lukumäärä on ollut laskeva viime vuosikymmenien aikana. Suuri osa sääntelystä on ollut tehokasta ja parantanut turvallisuuden tasoa maailman merillä. Silti merionnettomuuksia ja muita vaarallisia tapahtumia sattuu edelleen. Nykyistä sääntelyjärjestelmää voidaan kritisoida monen asian suhteen. Kansainvälisen sääntelyn aikaansaaminen ei ole helppoa: prosessi on yleensä hidas ja tuloksena voi olla kompromissien kompromissi. Kansainvälinen sääntely on yleensä reaktiivista eli ongelmakohtiin puututaan vasta kun jokin onnettomuus tapahtuu sen sijaan että se olisi proaktiivista ja pyrkisi puuttumaan ongelmakohtiin jo ennen kuin jotain tapahtuu. IMO:n työskentely perustuu kansallisvaltioiden osallistumiseen ja sääntelyn toimeenpano tapahtuu lippuvaltioiden toimesta. Kansallisvaltiot ajavat IMO:ssa pääasiallisesti omia intressejään ja sääntelyn toimeenpanossa on suuria eroja lippuvaltioiden välillä. IMO:n kyvyttömyys puuttua havaittuihin ongelmiin nopeasti ja ottaa sääntelyssä huomioon paikallisia olosuhteita on johtanut siihen, että esimerkiksi Euroopan Unioni on alkanut itse säädellä meriturvallisuutta ja että on olemassa sellaisia alueellisia erityisjärjestelyjä kuin PSSA (particularly sensitive sea area – erityisen herkkä merialue). Merenkulkualalla toimii monenlaisia yrityksiä: toisaalta yrityksiä, jotka pyrkivät toimimaan turvallisesti ja kehittämään turvallisuutta vielä korkeammalle tasolle, ja toisaalta yrityksiä, jotka toimivat niin halvalla kuin mahdollista, eivät välitä turvallisuusseikoista, ja joilla usein on monimutkaiset ja epämääräiset omistusolosuhteet ja joita vahingon sattuessa on vaikea saada vastuuseen. Ongelma on, että kansainvälisellä merenkulkualalla kaikkien yritysten on toimittava samoilla markkinoilla. Vastuuttomien yritysten toiminnan mahdollistavat laivaajat ja muut alan toimijat, jotka suostuvat tekemään yhteistyötä niiden kanssa. Välinpitämätön suhtautuminen turvallisuuteen johtuu osaksi myös merenkulun vanhoillisesta turvallisuuskulttuurista. Verrattaessa meriturvallisuuden sääntelyjärjestelmää kokonaisuutena tehokkaiden ohjauskeinoihin kriteereihin, voidaan todeta, että monien kriteerien osalta nykyistä järjestelmää voidaan pitää tehokkaana ja onnistuneena. Suurimmat ongelmat lienevät sääntelyn toimeenpanossa ja ohjauskeinojen kustannustehokkuudessa. Lippuvaltioiden toimeenpanoon perustuva järjestelmä ei toimi toivotulla tavalla, josta mukavuuslippujen olemassa olo on selvin merkki. Ohjauskeinojen, sekä yksittäisten ohjauskeinojen että vertailtaessa eri ohjauskeinoja keskenään, kustannustehokkuutta on usein vaikea arvioida, minkä seurauksena ohjauskeinojen kustannustehokkuudesta ei ole saatavissa luotettavaa tietoa ja tuloksena voi olla, että ohjauskeino on käytännössä pienen riskin eliminoimista korkealla kustannuksella. Kansainvälisen tason meriturvallisuus- (ja merenkulku-) politiikan menettelytavoiksi on ehdotettu myös muita vaihtoehtoja kuin nykyinen järjestelmä, esimerkiksi monitasoista tai polysentristä hallintojärjestelmää. Monitasoisella hallintojärjestelmällä tarkoitetaan järjestelmää, jossa keskushallinto on hajautettu sekä vertikaalisesti alueellisille tasoille että horisontaalisesti ei-valtiollisille toimijoille. Polysentrinen hallintojärjestelmä menee vielä askeleen pidemmälle. Polysentrinen hallintojärjestelmä on hallintotapa, jonka puitteissa kaikentyyppiset toimijat, sekä yksityiset että julkiset, voivat osallistua hallintoon, siis esimerkiksi hallitukset, edunvalvontajärjestöt, kaupalliset yritykset jne. Kansainvälinen lainsäädäntö määrittelee yleiset tasot, mutta konkreettiset toimenpiteet voidaan päättää paikallisella tasolla eri toimijoiden välisessä yhteistyössä. Tämän tyyppisissä hallintojärjestelmissä merenkulkualan todellinen, kansainvälinen mutta toisaalta paikallinen, toimintaympäristö tulisi otetuksi paremmin huomioon kuin järjestelmässä, joka perustuu kansallisvaltioiden keskenään yhteistyössä tekemään sääntelyyn. Tällainen muutos meriturvallisuuden hallinnassa vaatisi kuitenkin suurta periaatteellista suunnanmuutosta, jollaisen toteutumista ei voi pitää kovin todennäköisenä ainakaan lyhyellä tähtäimellä.

A multi-screening approach for marine-derived fungal metabolites and the isolation of cyclodepsipeptides from Beauveria felina

Extracts obtained from 57 marine-derived fungal strains were analyzed by HPLC-PDA, TLC and ¹H NMR. The analyses showed that the growth conditions affected the chemical profile of crude extracts. Furthermore, the majority of fungal strains which produced either bioactive of chemically distinctive crude extracts have been isolated from sediments or marine algae. The chemical investigation of the antimycobacterial and cytotoxic crude extract obtained from two strains of the fungus Beauveria felina have yielded cyclodepsipeptides related to destruxins. The present approach constitutes a valuable tool for the selection of fungal strains that produce chemically interesting or biologically active secondary metabolites.

Validation of an analytical methodology for the quantitative analysis of petroleum hydrocarbons in marine sediment samples

This work describes a validation of an analytical procedure for the analysis of petroleum hydrocarbons in marine sediment samples. The proposed protocol is able to measure n-alkanes and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) in samples at concentrations as low as 30 ng/g, with a precision better than 15% for most of analytes. The extraction efficiency of fortified sediments varied from 65.1 to 105.6% and 59.7 to 97.8%, for n-alkanes and PAH in the ranges: C16 - C32 and fluoranthene - benzo(a)pyrene, respectively. The analytical protocol was applied to determine petroleum hydrocarbons in sediments collected from a marine coastal zone.

The syntheses of the marine metabolites 3-bromoverongiaquinol and 5-monobromocavernicolin

An efficient synthesis of the marine metabolite 3-bromoverongiaquinol (1) and the first total synthesis of 5-monobromocavernicolin (2), both isolated from the marine sponge Aplysina cavernicola, have been described based on the 1,2 addition of the lithium enolate of N,O-bistrimethylsilylacetamide (BSA, 4) to 1,4-benzoquinone (3). Bromination and purification of the crude product on silica gel chromatography provided 3-bromoverongiaquinol (1) in 50% overall yield. Under alkaline conditions, the crude product of the bromination reaction was converted to 5-monobromocavernicolin (2) in 20% yield which was also obtained in 13% yield (25% yield based on recovered starting material) from 3-bromoverongiaquinol (1).

Antiparasitic bromotyrosine derivatives from the Caribbean marine sponge Aiolochroia crassa

Six bromotyrosine-derived compounds were isolated from the Caribbean marine sponge Aiolochroia crassa: 3-bromo-5-hydroxy-O-methyltyrosine (1), 3-bromo-N,N,N-trimethyltyrosinium (2), 3-bromo-N,N,N,O-tetramethyltyrosinium (3), 3,5-dibromo-N,N,N-trimethyltyrosinium (4), 3,5-dibromo-N,N,N,O-tetramethyltyrosinium (5), and aeroplysinin-1 (6). Structural determination was performed using NMR, MS and comparison with literature data. All isolated compounds were screened for their in vitro activity against Leishmania panamensis, Plasmodium falciparum and Trypanosoma cruzi. Compound 4 showed selective antiparasitic activity against Leishmania and Plasmodium parasites. This is the first report of compounds 1, 4 and 5 in the sponge A. crassa and the first biological activity reports for compounds 2-4. This work shows that bromotyrosines are potential antiparasitic agents.

Biomolecules produced in liquid-state fermentation by a marine-derived fungus, Penicillium roqueforti

Screening of biomass of a new marine-derived strain of Penicillium roqueforti, as produced by liquid-state fermentation, led to the identification of several volatile organic compounds active in the fatty acid pathway as well as fragments produced by their catabolism, terpenoids, and metabolites from the shikimic acid pathway. In addition, five non-volatile organic compounds, triolein, ergosterol peroxide, 9(11)-dehydroergosterol peroxide, 4-hydroxybenzaldehyde, and d-mannitol, were isolated and identified by spectroscopy. The results showed that this fungal strain did not produce any mycotoxin in the culture conditions applied, and thus is useful for industrial applications, where high value-added biomolecules are generated.

Design of marine generators for alternative diesel-electric power systems

This study compares different electric propulsion systems. Results of the analysis of all the advantages and disadvantages of the different propulsion systems are given. This thesis estimates possibilities to apply different diesel-electric propulsion concepts for different vessel types. Small and medium size vessel’s power ranges are studied. The optimal delivery system is chosen. This choice is made on the base of detailed study of the concepts, electrical equipment market and comparison of mass, volume and efficiency parameters. In this thesis three marine generators are designed. They are: salient pole synchronous generator and two permanent magnet synchronous generators. Their electrical, dimensional, cost and efficiency parameters are compared. To understand all the benefits diagrams with these parameters are prepared. Possible benefits and money savings are estimated. As the result the advantages, disadvantages and boundary conditions for the permanent magnet synchronous generator application in marine electric-power systems are found out.

Public-private partnership in marine litter waste management

Marine litter is an international environmental problem that causes considerable costs to coastal communities and the fishing industry. Several international and national treaties and regulations have provisions to marine litter and forbid disposal of waste into the sea. However, none of these regulations state a responsibility for public authorities to recover marine litter from the sea, like they do for marine litter that washes up on public beaches. In a financial evaluation of a value chain for marine litter incineration it was found out that the total costs of waste incineration are approximately 100 ─ 200 % higher than waste fees offered by waste contractors of ports. The high costs of incineration are derived from the high calorific value of marine litter and therefore a high incineration cost for the waste, and long distances between ports that are taking part in a project for marine litter recovery from the sea and an Energy-from-Waste (EfW) facility. This study provides a possible solution to diverting marine litter from landfills to more environmentally sustainable EfW use by using a public-private partnership (PPP) framework. PPP would seem to fit as a suitable cooperative approach for answering problems of current marine litter disposal in theory. In the end it is up to the potential partners of this proposed PPP to decide whether the benefits of cooperation justify the required efforts.