The first non-turnover voltammetric response from a molybdenum enzyme: direct electroscopy of dimethylsulfoxide reductase from Rhodobacter capsulatus

The first direct voltammetric response from a molybdenum enzyme under non-turnover conditions is reported. Cyclic voltammetry of dimethylsulfoxide reductase from Rhodobacter capsulatus reveals a reversible Mo-VI/V response at + 161 mV followed by a reversible Mo-V/IV response at -102 mV versus NHE at pH 8. The higher potential couple exhibits a pH dependence consistent with protonation upon reduction to the Mo-V state and we have determined the pK(a) for this semi-reduced species to be 9.0. The lower potential couple is pH independent within the range 5 < pH < 10. The optical spectrum of the Mo chromophore has been investigated with spectroelectrochemistry. At high potential, in its resting state, the enzyme exhibits a spectrum characteristic of the Mo-VI form. This changes significantly following bulk electrolysis (-400 mV versus NHE) at an optically transparent, indium-doped tin oxide working electrode, where a single visible electronic maximum at 632 nm is observed, which is comparable with spectra reported previously for the dithionite-reduced enzyme. This two-electron process is chemically reversible by reoxidizing the enzyme at the electrode in the absence of mediators or promoters. The activity of the enzyme has been established by observation of a catalytic current in the presence of DMSO at pH 8, where a sigmoidal (steady state) voltammogram is seen. Electronic supplementary material to this paper (Fig. S 1) can be obtained by using the Springer Link server located at http://dx.doi.org/10.1007/s00775-002-0374-y.

Do increases in xylem sap pH and/or ABA concentration mediate stomatal closure following nitrate deprivation?

Stomatal conductance (g(s)) of pepper (Capsicum annuum L.) plants decreased during the second photoperiod (day 2) after withholding nitrate (N). Stomatal closure of N-deprived plants was not associated with a decreased shoot water potential (Psi(shoot)); conversely Psi(shoot) was lower in N-supplied plants. N deprivation transiently (days 2 and 3) alkalized (0.2-0.3 pH units) xylem sap exuded from de-topped root systems under root pressure, and xylem sap expressed from excised shoots by pressurization. The ABA concentration of expressed sap increased 3-4-fold when measured on days 2 and 4. On day 2, leaves detached from N-deprived and N-supplied plants showed decreased transpiration rates when fed an alkaline (pH 7) artificial xylem (AX) solution, independent of the ABA concentration (10-100 nM) supplied. Thus changes in xylem sap composition following N deprivation can potentially close stomata. However, the lower transpiration rate of detached N-deprived leaves relative to N-supplied leaves shows that factors residing within N-deprived leaves also mediate stomatal closure, and that these factors assume greater importance as the duration of N deprivation increases.

Direct electrochemistry of a bacterial sulfite dehydrogenase

Sulfite dehydrogenase from Starkeya novella is an alphabeta heterodimer comprising a 40.6 kDa subunit (containing the Mo cofactor) and a smaller 8.8 kDa heme c subunit. The enzyme catalyses the oxidation of sulfite to sulfate with the natural electron acceptor being cytochrome c(550). Its catalytic mechanism is thought to resemble that found in eukaryotic sulfite oxiclases. Using protein film voltammetry and redox potentiometry, we have identified both Mo- and heme-centered redox responses from the enzyme immobilized on a pyrolytic graphite working electrode: E-m,E-8 (Fe-III/II) +177 mV; E-m,E-8 (Mo-VI/V) +211 mV and E(m,)8 (Mo-V/IV) -118 mV vs NHE; Upon addition of sulfite to the electrochemical cell a steady-state voltammogram is observed and an apparent Michaelis constant (K-m) of 26(l) muM was determined for the enzyme immobilized on the working electrode surface, which is comparable with the value obtained from solution assays.

Estudo comparativo do pH e do volume salivar em indivíduos com laringofaringite crônica por doença do refluxo gastroesofágica antes e após o tratamento

INTRODUÇÃO: A Doença do Refluxo Gastroesofágico (DRGE) é a doença digestiva mais prevalente da atualidade e, recentemente, tem sido implicada em uma gama de alterações do seguimento laringofaríngeo (RLF). No entanto, pouco se sabe dos mecanismos fisiopatológicos destas manifestações supraesofágicas da DRGE. Os achados clínicos contraditórios e recentes pesquisas sugerem haver deficiências na capacidade de defesa deste seguimento. Uma das principais responsáveis pela homeostase da mucosa oral e do trato digestivo é a saliva com seu conteúdo orgânico e inorgânico. Tanto alterações do pH quanto do volume salivar já foram correlacionados com os sintomas e sinais sugestivos da DRGE e RLF. Estudo recente de nossa autoria demonstra diminuição estatisticamente significante do pH salivar de indivíduos com RLF quando comparado a controles sem a doença. Outro estudo constatou correlação entre a redução do volume X pH da saliva em indivíduos com DRGE, estando esta redução diretamente relacionada aos níveis de pH esofágico constatados durante pH-metria esofágica de 24 horas. OBJETIVOS: Avaliar como se comportam o pH e volume da saliva em um mesmo indivíduo com DRGE e RLF antes e após o tratamento clínico. MATERIAL E MÉTODO: Vinte e três pacientes com RLF tiveram o pH e volume da saliva total testados antes e após receberem tratamento com droga bloqueadora de bomba de prótons durante 12 semanas. RESULTADOS: Houve uma diferença estatisticamente significante (p<0,001) entre o pH da saliva antes e após o tratamento, estando este maior após o controle clínico da doença. O volume de saliva no paciente tratado foi significativamente maior do que no paciente pré-tratamento (p=0.009). DISCUSSÃO: Os achados sugerem que o pH salivar é influenciado pela presença de refluxo gastroduodenal à região laringofaríngea. Caso estudos futuros com populações maiores realmente comprovem esta correlação, poderemos cogitar a possibilidade de usar a mensuração do pH salivar, que é feita de forma rápida e não invasiva, como um meio de diagnosticar e avaliar o comportamento e controle do Refluxo Laringofaríngeo.

Optimizing electrode positioning in 3-lead ECG chest devices

Although the 12-lead electrocardiogram has become an essential medical and research tool, many current and envisaged applications would benefit from simpler devices, using 3-lead ECG configuration. This is particularly true for Ambient Assisted Living (in a broad perspective). However, the chest anatomy of female patients, namely during pregnancy, can hamper the adequate placement of a 3-lead ECG device and, very often, electrodes are placed below the chest rather than at the precise thoracic landmarks. Thus, the aim of this study was to compare the effect of electrode positioning on the ECG signal of pregnant women and provide guidelines for device development. The effect of breast tissue on the ECG signal was investigated by relating breast size with the signal-to-noise ratio, root mean square and R-wave amplitude. Results show that the 3-lead ECG should be placed on the breast rather than under the breast and indicate positive correlation between breast size and signal-to-noise ratio.

Neural Electrode Array Based on Aluminum: Fabrication and Characterization

A unique neural electrode design is proposed with 3 mm long shafts made from an aluminum-based substrate. The electrode is composed by 100 individualized shafts in a 10 × 10 matrix, in which each aluminum shafts are precisely machined via dicing-saw cutting programs. The result is a bulk structure of aluminum with 65 ° angle sharp tips. Each electrode tip is covered by an iridium oxide thin film layer (ionic transducer) via pulsed sputtering, that provides a stable and a reversible behavior for recording/stimulation purposes, a 40 mC/cm2 charge capacity and a 145 Ω impedance in a wide frequency range of interest (10 Hz-100 kHz). Because of the non-biocompatibility issue that characterizes aluminum, an anodization process is performed that forms an aluminum oxide layer around the aluminum substrate. The result is a passivation layer fully biocompatible that furthermore, enhances the mechanical properties by increasing the robustness of the electrode. For a successful electrode insertion, a 1.1 N load is required. The resultant electrode is a feasible alternative to silicon-based electrode solutions, avoiding the complexity of its fabrication methods and limitations, and increasing the electrode performance.

New p-i-n Si : H imager configuration for spatial resolution improvement

Amorphous glass/ZnO-Al/p(a-Si:H)/i(a-Si:H)/n(a-Si1-xCx:H)/Al imagers with different n-layer resistivities were produced by plasma enhanced chemical vapour deposition technique (PE-CVD). An image is projected onto the sensing element and leads to spatially confined depletion regions that can be readout by scanning the photodiode with a low-power modulated laser beam. The essence of the scheme is the analog readout, and the absence of semiconductor arrays or electrode potential manipulations to transfer the information coming from the transducer. The influence of the intensity of the optical image projected onto the sensor surface is correlated with the sensor output characteristics (sensitivity, linearity blooming, resolution and signal-to-noise ratio) are analysed for different material compositions (0.5 < x < 1). The results show that the responsivity and the spatial resolution are limited by the conductivity of the doped layers. An enhancement of one order of magnitude in the image intensity signal and on the spatial resolution are achieved at 0.2 mW cm(-2) light flux by decreasing the n-layer conductivity by the same amount. A physical model supported by electrical simulation gives insight into the image-sensing technique used.

Lean thinking: Glass Wall Management

Sendo os desperdícios “Waste” associados à atividade industrial em Portugal e nos mercados globais e os seus custos inerentes, uma das maiores preocupações a todos os níveis de gestão empresarial, a filosofia “Lean” nasce como ajuda e encaminhamento na solução desta problemática. O conceito “Lean”, no que se refere à indústria, desde sempre e até aos dias de hoje, tem uma enorme ênfase, com a adoção deste conceito.Verificam-se bons resultados ao nível da redução de custos, melhoria da qualidade geral dos artigos produzidos, no controlo da produção em geral e é uma poderosa ferramenta no estreitamento da relação entre os diferentes intervenientes da cadeia de valor de determinado produto, sobretudo com fornecedores e com clientes. Com “Lean Management” e “Glass Wall Management”, em ambientes onde as empresas mais avançadas estão a procurar melhorar a sua competitividade através de uma gestão transparente (“Glass Wall Management”), a partir da qual, “toda informação relevante é compartilhada de maneira a que todos entendam a situação”(Suzaki, K, 1993), ganha cada vez mais importância a existência de uma estrutura organizacional que permita esta transparência e a consequente maturidade das empresas. Neste trabalho foram descritos alguns processos de gestão transparente desenvolvidos nos últimos dois anos numa PME portuguesa, aprofundando o processo de gestão transparente vigente e as ferramentas que ajudam a empresa e que na sua globalidade poderão ser extrapoladas a outras PME Portuguesas de modo que a informação importante e relevante seja partilhada por todos os intervenientes na estrutura empresarial, sendo entendida e desenvolvida por todos através de Edições e Revisões aos documentos mais importantes da empresa. Neste estudo foram contactadas vinte e uma PME’S portuguesas de tipologia de produção MTO (Make to Order) do sector dos estofos/mobiliário, e solicitado o preenchimento de um Questionário, tendo como fim em vista, a verificação do uso desta metodologia “Glass Wall Management” à escala empresarial portuguesa e a interpretação do Conceito Geral “Lean” como filosofia de redução de materiais, tempos e custos.

Electrochemical immunosensor for multiplexed detection of food-borne pathogens using nanocrystal bioconjugates and MWCNT screen-printed electrode

Bacterial food poisoning is an ever-present threat that can be prevented with proper care and handling of food products. A disposable electrochemical immunosensor for the simultaneous measurements of common food pathogenic bacteria namely Escherichia coli O157:H7 (E. coli), campylobacter and salmonella were developed. The immunosensor was fabricated by immobilizing the mixture of anti-E. coli, anticampylobacter and anti-salmonella antibodies with a ratio of 1:1:1 on the surface of the multiwall carbon nanotube-polyallylamine modified screen printed electrode (MWCNT-PAH/SPE). Bacteria suspension became attached to the immobilized antibodies when the immunosensor was incubated in liquid samples. The sandwich immunoassay was performed with three antibodies conjugated with specific nanocrystal ( -E. coli-CdS, -campylobacter-PbS and -salmonella-CuS) which has releasable metal ions for electrochemical measurements. The square wave anodic stripping voltammetry (SWASV) was employed to measure released metal ions from bound antibody nanocrystal conjugates. The calibration curves for three selected bacteria were found in the range of 1 × 103 – 5 × 105 cells mL−1 with the limit of detection (LOD) 400 cells mL−1 for salmonella, 400 cells mL−1 for campylobacter and 800 cells mL−1 for E. coli. The precision and sensitivity of this method show the feasibility of multiplexed determination of bacteria in milk samples.

Development of polyaniline microarray electrodes for cadmium analysis

Disposable screen-printed electrodes (SPCE) were modified using a cosmetic product to partially block the electrode surface in order to obtain a microelectrode array. The microarrays formed were electropolymerized with aniline. Scanning electron microscopy was used to evaluate the modified and polymerized electrode surface. Electrochemical characteristics of the constructed sensor for cadmium analysis were evaluated by cyclic and square-wave voltammetry. Optimized stripping procedure in which the preconcentration of cadmium was achieved by depositing at –1.20 V (vs. Ag/AgCl) resulted in a well defined anodic peak at approximately –0.7 V at pH 4.6. The achieved limit of detection was 4 × 10−9 mol dm−3. Spray modified and polymerized microarray electrodes were successfully applied to quantify cadmium in fish sample digests.

Análise voltamétrica da ciprofloxacina – aplicação a medicamentos e a remediação

O presente trabalho tem como objectivo o desenvolvimento de um método analítico, baseado na voltametria de onda quadrada (SWV), para a análise de ciprofloxacina (CIP) em produtos farmacêuticos e em processos de remediação. Para o desenvolvimento do método voltamétrico foram utilizadas duas células voltamétricas: a célula clássica (utilizando um eléctrodo de trabalho de carbono vítreo - GCE) e um eléctrodo de carbono impresso (SPCE). Após a optimização dos parâmetros da SWV, pH (3,04), frequência (400Hz), incremento de potencial (6 mV) e amplitude do impulso de potencial (40 mV), procedeu-se a validação dos métodos, obtendo-se zonas lineares entre a concentração de CIP e a intensidade de corrente de pico de 5,0×10-6 a 6,0×10-5 mol/L (GCE) e de 1,0×10-5 a 4,0×10-5 mol/L (SPCE) e limites de detecção de 9,48×10-6 mol/L (GCE) e 2,13×10-6 mol/L (SPCE). Verificou-se que a sensibilidade, a precisão e a selectividade são superiores para o SPCE, sendo por isso esta a célula mais adequada para proceder à análise da CIP em produtos farmacêuticos. O SPCE foi aplicado com sucesso à análise de CIP num produto farmacêutico. Para o tratamento de soluções aquosas contendo a CIP foram testados dois oxidantes: o permanganato de potássio e o peróxido de hidrogénio. Para o peróxido de hidrogénio os resultados obtidos foram inconclusivos. No caso do permanganato de potássio, os resultados mostram que a degradação da ciprofloxacina depende da concentração do oxidante. Para uma concentração de CIP de 3,00×10-4 mol/L uma degradação rápida foi obtida com o uso de 6,00×10-3 mol/L de permanganato de potássio. Na aplicação do permanganato na remediação de solos verificou-se que no caso de solos húmicos a ciprofloxacina é adsorvida pelo solo, não sendo possível confirmar a ocorrência da reacção de degradação. No caso de solos arenosos verificou-se que a ciprofloxacina foi rapidamente degradada pelo permanganato de potássio.

Desenvolvimento de um nanosensor para monitorizar a ciprofloxacina em águas superficiais

No presente trabalho pretendeu-se estudar o comportamento da ciprofloxacina por técnicas voltamétricas e desenvolver novos sensores para monitorizar a ciprofloxacina em águas residuais. A investigação realizada contemplou essencialmente, os seguintes aspectos: estudo da influência do pH no comportamento voltamétrico da ciprofloxacina e comparação entre o eléctrodo de carbono vítreo e alguns eléctrodos modificados. O estudo foi efectuado em voltametria cíclica a diferentes velocidades de varrimento e também em voltametria de impulso diferencial. O estudo mostrou que o eléctrodo modificado com nanotubos de carbono permitiu a quantificação de níveis mais baixos de ciprofloxacina. O novo sensor desenvolvido foi utilizado em águas do rio Douro e rio Leça com o objectivo de monitorizar a concentração de ciprofloxacina. Traçaram-se curvas de calibração directa e por adição padrão de quantidades crescentes de ciprofloxacina. Os estudos efectuados com as águas do rio Douro e rio Leça foram recolhidos próximos da foz do rio estas amostras deveriam ser recolhidas em vários pontos do rio para se poder fazer uma comparação de resultados. Os estudos de recuperação permitiram verificar que a percentagem de recuperação para o rio Douro se situava nos 90% e as do rio Leça nos 75%, pelo método da calibração directa. Usando o método da adição padrão a recuperações foram de 99% para o rio Douro e 90% para o rio Leça. Os estudos em curso permitem concluir que este sensor poderá ser aplicado na monitorização da ciprofloxacina em amostras ambientais.