Grape epicatechin conjugates prevent erythrocyte membrane protein oxidation

Epicatechin conjugates obtained from grape have shown antioxidant activity in various systems. However, how these conjugates exert their antioxidant benefits has not been widely studied. We assessed the activity of epicatechin and epicatechin conjugates on the erythrocyte membrane in the presence and absence of a peroxyl radical initiator, to increase our understanding of their mechanisms. Thus, we studied cell membrane fluidity by fluorescence anisotropy measurements, morphology of erythrocytes by scanning electron microscopy, and finally, red cell membrane proteins by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. Our data showed that incubation of red cells in the presence of epicatechin derivatives altered membrane fluidity and erythrocyte morphology but not the membrane protein pattern. The presence in the medium of the peroxyl radical initiator 2,2′-azobis(amidinopropane) dihydrochloride (AAPH) resulted in membrane disruptions at all levels analyzed, causing changes in membrane fluidity, cell morphology, and protein degradation. The presence of antioxidants avoided protein oxidation, indicating that the interaction of epicatechin conjugates with the lipid bilayer might reduce the accessibility of AAPH to membranes, which could explain in part the inhibitory ability of these compounds against hemolysis induced by peroxidative insult.

PHOTOCATALYTIC OXIDATION OF AQUEOUS SOLUTIONS OF JET FUEL AND ICING INHIBITORS

The present paper is devoted to the results of experimental research undertaken into photocatalytical oxidation (PCO) of aqueous solutions of de-icing agents and aqueous extract of jet fuel. The report consists of introduction, literature review, description of materials and methods, discussion of results and conclusions. TiO2 was selected as a photocatalyst for the experiments with synthetic solutions of ethylene glycol, 2-ethoxyethanol and aqueous extract of jet fuel. To explain the PCO mechanisms affecting certain behaviour of de-icing agent under distinctive conditions, the following factors were studied: the impact of initial concentration of pollutant, the role of pH, the presence of tert-butanol as OH·-radicals scavenger and mineral admixtures. PCO under solar radiation performed in two ways: catalysed by irradiated TiO2 slurry or by TiO2 attached to buoyant hollow glass micro-spheres. Special attention was paid to the energy-saving PCO with reduced intensity mixing of the slurry. The effect of PCO was assessed by determination of residual chemical oxygen demand of solution (COD) and by measuring of concentration of glycols. The PCO process efficiency was assumed to be dependent on the TiO2 suspension fractional composition. Thus, the following effects of solutions’ media were viewed: presence of organic admixtures, pH influence, mixing mode during the PCO. The effects of mineral admixtures - Ca2+, Fe3+/2+, Mn2+, SO42- - that are often present in natural and wastewater systems or produced during the degradation of organic pollutants and which can affect the rate of PCO of de-icing agents, were also investigated.

Mangaani mekaanisen massan peroksidivalkaisussa

Mangaanilla on havaittu olevan haitallisia vaikutuksia mekaanisen massan peroksidivalkaisussa. Suurin ongelma on mangaanin katalyyttisen aktiivisuuden aiheuttama peroksidin hajoaminen. On havaittu, että mangaanin hapetusasteella voisi olla merkittävä vaikutus mangaanin kelatoitumiseen sekä sen katalysoimaan peroksidin hajoamiseen valkaisun aikana. Työssä selvitettiin, miten massan mangaanipitoisuus ja mangaanin hapetusasteen muutos vaikuttavat valkaisuun ja mangaanin kelatoitumiseen. Laboratoriokokeiden tulokset osoittavat, että mangaani kelatoituu hapetusasteilla +II ja +III happamissa oloissa yhtä hyvin. pH:n nousu heikentää enemmän hapetusasteella +III olevan mangaanin kelatoitumista. Mangaani ei kelatoidu hapetusasteella +IV lainkaan. Valkaisukokeiden perusteella mangaani katalysoi peroksidin hajoamista hapetusasteilla +II ja +III yhtä voimakkaasti, mikä näkyy samalla vaaleuden nousun heikkenemisenä peroksidin määrän vähetessä. Mn(IV) ei katalysoi peroksidin hajoamista ollenkaan ja sen vaikutus vaaleuteen on selvästi pienempi kuin hapetusasteilla +II ja +III. Laboratoriokokeiden tulokset osoittavat myös, että kompleksinmuodostajalla on valkaisussa selvä positiivinen vaikutus. DTPA estää hapetusasteen +II katalyyttistä aktiivisuutta voimakkaammin kuin hapetusasteen +III. Valkaisusakeuden nosto pienensi mangaanin katalyyttistä aktiivisuutta, minkä oletettiin johtuvan stabilointikemikaalien konsentraation noususta.

Undifferentiated and differentiated PC12 cells protected by huprines against injury induced by hydrogen peroxide

Oxidative stress is implicated in the pathogenesis of neurodegenerative disorders and hydrogen peroxide (H2O2) plays a central role in the stress. Huprines, a group of potent acetylcholinesterase inhibitors (AChEIs), have shown a broad cholinergic pharmacological profile. Recently, it has been observed that huprine X (HX) improves cognition in non transgenic middle aged mice and shows a neuroprotective activity (increased synaptophysin expression) in 3xTg-AD mice. Consequently, in the present experiments the potential neuroprotective effect of huprines (HX, HY, HZ) has been analyzed in two different in vitro conditions: undifferentiated and NGF-differentiated PC12 cells. Cells were subjected to oxidative insult (H2O2, 200 µM) and the protective effects of HX, HY and HZ (0.01 µM- 1 µM) were analyzed after a pre-incubation period of 24 and 48 hours. All huprines showed protective effects in both undifferentiated and NGF-differentiated cells, however only in differentiated cells the effect was dependent on cholinergic receptors as atropine (muscarinic antagonist, 0.1 µM) and mecamylamine (nicotinic antagonist, 100 µM) reverted the neuroprotection action of huprines. The decrease in SOD activity observed after oxidative insult was overcome in the presence of huprines and this effect was not mediated by muscarinic or nicotinic receptors. In conclusion, huprines displayed neuroprotective properties as previously observed in in vivo studies. In addition, these effects were mediated by cholinergic receptors only in differentiated cells. However, a non-cholinergic mechanism, probably through an increase in SOD activity, seems to be also involved in the neuroprotective effects of huprines.

Kationinvaihtohartsien hapetuskestävyys

Hyvin puhdasta vettä vaativissa sovelluksissa käytettävät kationinvaihtohartsit eivät saisi vuotaa puhdistettavaan veteen mitään vieraita aineita. Todellisuudessa hartsit kuitenkin vuotavat hyvin pieniä määriä erilaisia yhdisteitä käytön aikana. Aineet, joita kationinvaihtohartsi päästää veteen, ovat osaksi hartsin polymerointireaktion aikana sen rungon sisään jääneitä yhdisteitä. Nämä voidaan suurimmaksi osaksi poistaa pesemällä hartsia. Osittain niitä syntyy myös hartsin polystyreenidivinyylibentseenirungon (PS-DVB) hapettuessa. Hapettumisen seurauksena syntyneet yhdisteet ovat pääosin orgaanisia sulfonaatteja. Tämä työ koskee ydinvoimalaitoksissa käytettäviä pulverihartseja, joita käytetään primääripiirissä kiertävän lauhdeveden puhdistukseen ja jotka joutuvat siellä alttiiksi hapettumiselle. Yleensä hapettuminen on hidasta ja se johtuu veteen liuenneesta hapesta. Hapettuminen nopeutuu huomattavasti, jos vedessä on läsnä hapettimia tai siirtymämetalli-ioneja. Tällaisia hapettimia ovat esimerkiksi vetyperoksidi, otsoni, vapaa kloori, typpihappo ja kromi. Vetyperoksidin vaikutuksesta hartsin runkoon muodostuu hydroperoksidiryhmä, jonka hajoamisesta alkaa reaktioiden sarja, joka lopulta johtaa hartsin polymeerirungon katkeamiseen. Siirtymämetalli-ionit katalysoivat peroksidien hajoamista. Tavallisimpia hapetusta katalysoivia metalli-ioneja ovat rauta ja kupari, joiden katalyyttinen aktiivisuus on suuri. Tässä työssä pyrittiin selvittämään, onko mahdollista valmistaa hartseja, jotka kestävät hapettumista paremmin kuin nykyisin käytössä olevat hartsit. Sen tutkimiseksi tehtiin kiihdytettyjä hapetuskokeita käyttäen hapettimena vetyperoksidia ilman siirtymämetalli-ioni katalyyttejä. Hapetuskokeet tehtiin kaupallisesti saatavilla hartseilla ja uusilla työtä varten syntetisoiduilla koehartseilla. Hapetuskokeiden etenemistä seurattiin mittaamalla veteen liuenneiden orgaanisten aineiden kokonaismäärää (TOC-analyysi) ja liuoksessa esiintyvien orgaanisten sulfonaattien määrää johtokykymittauksin. Saadut tulokset antoivat viitteitä siitä, että hartsin synteesiolosuhteilla voi olla suurempi vaikutus sen hapetuskestävyyteen kuin synteesissä käytetyillä raaka-aineilla.

Subcellular Redistribution of Root Aquaporins Induced by Hydrogen Peroxide.

Aquaporins are water channel proteins that mediate the fine-tuning of cell membrane water permeability during development or in response to environmental stresses. The present work focuses on the oxidative stress-induced redistribution of plasma membrane intrinsic protein (PIP) aquaporins from the plasma membrane (PM) to intracellular membranes. This process was investigated in the Arabidopsis root. Sucrose density gradient centrifugation showed that exposure of roots to 0.5 mM H2O2 induces significant depletion in PM fractions of several abundant PIP homologs after 15 min. Analyses by single-particle tracking and fluorescence correlative spectroscopy showed that, in the PM of epidermal cells, H2O2 treatment induces an increase in lateral motion and a reduction in the density of a fluorescently tagged form of the prototypal AtPIP2;1 isoform, respectively. Co-expression analyses of AtPIP2;1 with endomembrane markers revealed that H2O2 triggers AtPIP2;1 accumulation in the late endosomal compartments. Life-time analyses established that the high stability of PIPs was maintained under oxidative stress conditions, suggesting that H2O2 triggers a mechanism for intracellular sequestration of PM aquaporins without further degradation. In addition to information on cellular regulation of aquaporins, this study provides novel and complementary insights into the dynamic remodeling of plant internal membranes during oxidative stress responses.

Hot wire configuration for depositing device grade nano-crystalline silicon at high deposition rate

The University of Barcelona is developing a pilot-scale hot wire chemical vapor deposition (HW-CVD) set up for the deposition of nano-crystalline silicon (nc-Si:H) on 10 cm × 10 cm glass substrate at high deposition rate. The system manages 12 thin wires of 0.15-0.2 mm diameter in a very dense configuration. This permits depositing very uniform films, with inhomogeneities lower than 2.5%, at high deposition rate (1.5-3 nm/s), and maintaining the substrate temperature relatively low (250 °C). The wire configuration design, based on radicals' diffusion simulation, is exposed and the predicted homogeneity is validated with optical transmission scanning measurements of the deposited samples. Different deposition series were carried out by varying the substrate temperature, the silane to hydrogen dilution and the deposition pressure. By means of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), the evolution in time of the nc-Si:H vibrational modes was monitored. Particular importance has been given to the study of the material stability against post-deposition oxidation.

Wet Oxidation of TMP Concentrated Paper Mill Process Water. Kinetics of the reaction

Työn tarkoituksena oli tutkia lämpötilan, paineen, pH:n ja katalyytin vaikutusta paperitehtaan TMP-konsentroidun prosessiveden märkähapetuksessa. Teoriaosio sisältää katsauksen sellu- ja paperiteollisuuteen, jätevesien käsittelyyn, nanosuodatuksen ja märkähapetusprosessin toimintaperiaatteet ja sovellukset hybriditeknologialle nanosuodatus-märkähapetuksessa. Empiirinen osa koostuu märkähapetuskokeista eri lämpötiloissa, paineissa, pH:ssa ja eri katalyyseillä. Työssä tutkittiin näiden vaikutusta kemialliseen hapenkulutukseen (COD), Biologiseen hapenkulutukseen (BOD), Välittömästi saatavana olevan biologisen hapenkulutukseen (IABOD), ligniiniin, täysin orgaanisen hiileen (TOC) ja rasvaliukoisten uuteaineiden (LWEs) pitoisuuteen. Tuloksina kokeellisesta työstä saatiin korkeimmat COD:n alenemat ja BOD/COD (biohajoavuus) suurimmilla lämpötilaolosuhteilla (COD:n alenema 70 % ja BOD/COD 97 % 200 °C:ssa ja hapen 10 bar osapaineella). Tutkimuksessa, jossa selvitettiin hapen osapaineen vaikutusta saatiin tuloksena, että hapen osapaineen kasvu parantaa orgaanisen kuormituksen poistoa: COD poisto oli olosuhteilla130°C, 5bar 5 %, olosuhteilla 130 °C, 15bar 15 %, olosuhteilla 170 °C, 5bar 20 % ja olosuhteilla 170 °C, 15bar 50 %. Lähes täydellinen LWEs –poisto saavutettiin 150 °C ja 10bar olosuhteilla, vaikka tässä lämpötilassa ei saavutettu korkeata orgaanisen kuormituksen poistoa. Emäksinen pH vaikutti suosivan hapettavia reaktioita, koska korkein COD:n poisto saavutettiin näissä olosuhteilla; kuitenkin alkalisen väliaineen tehokkuudelle löydettiin tärkeä lämpötilariippuvuus.

Electrochemical synthesis of mesoporous CoPt nanowires for methanol oxidation

A new electrochemical method to synthesize mesoporous nanowires of alloys has been developed. Electrochemical deposition in ionic liquid-in-water (IL/W) microemulsion has been successful to grow mesoporous CoPt nanowires in the interior of polycarbonate membranes. The viscosity of the medium was high, but it did not avoid the entrance of the microemulsion in the interior of the membrane"s channels. The structure of the IL/W microemulsions, with droplets of ionic liquid (4 nm average diameter) dispersed in CoPt aqueous solution, defined the structure of the nanowires, with pores of a few nanometers, because CoPt alloy deposited only from the aqueous component of the microemulsion. The electrodeposition in IL/W microemulsion allows obtaining mesoporous structures in which the small pores must correspond to the size of the droplets of the electrolytic aqueous component of the microemulsion. The IL main phase is like a template for the confined electrodeposition. The comparison of the electrocatalytic behaviours towards methanol oxidation of mesoporous and compact CoPt nanowires of the same composition, demonstrated the porosity of the material. For the same material mass, the CoPt mesoporous nanowires present a surface area 16 times greater than compact ones, and comparable to that observed for commercial carbon-supported platinum nanoparticles.

Effect of heating oxyhemoglobin and methemoglobin on microsomes oxidation.

Hemoglobin (Hb) has been proposed to be a major pro-oxidant in raw and cooked meats. To understand the mechanisms and differentiate between the pro-oxidant and antioxidant potential of oxyhemoglobin (OxyHb) and methemoglobin (MetHb), their pro-oxidant activity, protein solubility, radical scavenging capacity, iron content and contribution of non-chelatable iron on lipid oxidation were determined as a function of thermal treatments. The ability of native OxyHb and MetHb to promote lipid oxidation was similar and higher than their corresponding OxyHb or MetHb heated at 68 and 90 degrees C but not different from those at 45 degrees C. The pro-oxidant activity of MetHb heated at 68 and 90 degrees C were similar whereas the pro-oxidant activity of OxyHb heated at 68 degrees C was higher than that heated at 90 degrees C. The decreased pro-oxidant activity of heat-denatured Hb was associated with a decrease in the solubility of heme iron while free iron showed little impact on the lipid oxidation.

The initial oxidation of transition metal surfaces

Due to their numerous novel technological applications ranging from the example of exhaust catalysts in the automotive industry to the catalytic production of hydro- gen, surface reactions on transition metal substrates have become to be one of the most essential subjects within the surface science community. Although numerous applications exist, there are many details in the different processes that, after many decades of research, remain unknown. There are perhaps as many applications for the corrosion resistant materials such as stainless steels. A thorough knowledge of the details of the simplest reactions occuring on the surfaces, such as oxidation, play a key role in the design of better catalysts, or corrosion resistant materials in the future. This thesis examines the oxidation of metal surfaces from a computational point of view mostly concentrating on copper as a model material. Oxidation is studied from the initial oxidation to the oxygen precovered surface. Important parameters for the initial sticking and dissociation are obtained. The saturation layer is thoroughly studied and the calculated results arecompared with available experimental results. On the saturated surface, some open questions still remain. The present calculations demonstrate, that the saturated part of the surface is excluded from being chemically reactive towards the oxygen molecules. The results suggest, that the reason for the chemical activity of the saturated surface is due to a strain effect occuring between the saturated areas of the surface.

Suicide par sulfure d'hydrogène et délai post mortem long : à propos d'un cas. [Suicide by hydrogen sulfide inhalation and significant post mortem delay: A case report].

L'hydrogène sulfuré (H2S) est un gaz toxique retrouvé à l'état naturel et dans certains milieux industriels, à l'origine d'intoxication accidentelle, mais pouvant être également et facilement synthétisé de manière domestique. Des cas de suicide par hydrogène sulfuré ont ainsi été décrits à partir de produits ménagers dans la littérature depuis 2009, aux États-Unis et au Japon. La plupart présentait des délais post mortem (DPM) courts (moins de 72 heures). En France, les intoxications aiguës à l'H2S demeurent rares et sont le plus souvent liées à des accidents du travail. Nous rapportons ici le cas d'un homme âgé de 37 ans découvert à son domicile, en état de décomposition avancée avec un DPM de deux mois. Compte tenu de la présence d'une importante signalétique avisant du danger potentiel d'exposition à l'H2S, des mesures de précaution ont été mises en oeuvre dès la découverte du corps et poursuivies jusqu'aux opérations d'autopsie. Les analyses toxicologiques ont confirmé la présence d'H2S au niveau des prélèvements de cerveau et de muscle. Le cas présenté constitue le premier cas de suicide avec un délai post mortem long à l'H2S rapporté en France. Dans la littérature, les constatations macroscopiques à l'autopsie ne sont pas spécifiques tandis que les analyses toxicologiques reposent essentiellement sur la recherche et la quantification d'H2S. En raison de leur redistribution post mortem, les résultats de ces analyses doivent être interprétés avec prudence, et encore plus en cas de délai post mortem long et de phénomènes de putréfaction qui peuvent également être une source de génération d'H2S post mortem. Hydrogen sulfide (H2S) which is a poisonous gas found either in the natural state or in industrial environments and potentially linked with accidental intoxication, can also be easily handmade. Several cases of suicide by inhaling H2S produced by mixing household products have been reported in the literature since 2009 in USA and Japan. Most of them involved short post mortem delays up to 72 hours. In France, acute H2S poisoning remains rare and mostly accidental. We report the case of a 37-year-old man found at home, in an advanced stage of decomposition with a 2-month post mortem delay. As numerous warning signs about a high risk of H2S exposure were present, some precautionary measures were taken from the discovery of the cadaver to the autopsy. Toxicological analyses confirmed the presence of H2S in brain and muscle samples. This observation is the first French case with a long post mortem delay. As macroscopic findings in such cases are described to be unspecific in literature, toxicological analysis must focus on the detection and the quantification of H2S. However, due to the phenomena of post mortem drug redistribution and neo-formation, their results should be interpreted with much more caution when the post mortem delay is long. The potential increase in such voluntary-intoxication-related-deaths in France, similar to the recent Japanese and American waves of suicides, requires for forensic scientists, a good knowledge of both thanatological and toxicological pictures, and precautionary measures to adopt in such situations.

Kaivosteollisuudessa syntyvän kipsin hyödyntäminen

Diplomityön tarkoituksena oli tutkia ja kehittää käyttökohde kaivosteollisuudessa syntyvälle märälle kipsisivuvirralle, joka sisältää metalliepäpuhtauksina alumiinia, rautaa ja mangaania ja jonka määrä on noin 1 000 000 t/a. Kirjallisuuden pohjalta tutkittiin aluksi mahdollisuutta hyödyntää kipsiaines asfaltti- ja sementtiteollisuuden raaka-aineena. Sementin joukkoon lisätään tavallisesti noin 5 p-% kipsiä, mutta harvinaisimpiin sementtilaatuihin sitä voidaan lisätä jopa 30 p-%. Tästä huolimatta vain pieni osa tutkimuksen kohteessa syntyvästä kipsisivuvirrasta voitaisiin hyödyntää tässä sovelluksessa. Lisäksi kipsisivuvirran sisältämät epäpuhtaudet täytyisi poistaa tai saattaa inaktiiviseen muotoon. Myöskään sen kosteuspitoisuus ei saisi olla suuri. Näin ollen tämän kipsisivuvirran hyödyntäminen asfaltti- ja sementtiteollisuuden lisäaineena ei ole mahdollista Seuraavaksi harkittiin kipsin kierrättämistä, jolloin yhtenä vaihtoehtona oli hajottaa kipsi termisesti rikkioksideiksi ja valmistaa niistä rikkihappoa. Taloudellisista syistä hajoamistuotteen on oltava rikkitrioksidia, josta voitaisiin veteen imeyttämällä valmistaa rikkihappoa. Kipsin hajottaminen termovaa´alla osoitti, että kipsi vaatii noin 1400 ºC:n lämpötilan ja haihtuvat komponentit ovat H2O, SO ja SO2, muttei SO3. Alempien oksidien muuttaminen rikkihapoksi vaatisi katalyyttisen hapetuksen, mikä olisi käytännössä liian kallista. Toisena vaihtoehtona kipsin kierrättämiseksi tutkittiin sen biologista pelkistämistä rikkivedyksi ja kalsiumhydroksidilietteeksi. Laboratoriossa Ca(OH)2-lietteestä valmistettiin hiilidioksidin avulla kalsiumkarbonaattia, jolloin päästiin 90 %:n kalsiumhydroksidin konversiossa. Lisäksi alumiinihydroksidi saatiin erotettua kipsilietteestä kokeellisesti hydrosyklonin avulla. Diplomityössä päädyttiin siihen, että sulfaatin biologinen pelkistäminen ja alumiinihydroksidin mekaaninen erotus jatkuvatoimisesti on varteenotettava vaihtoehto kipsisivuvirran hyödyntämiseksi.