Influência de processos antagônicos no desenvolvimento de sistema de análises em fluxo para a determinação espectrofotométrica de propiltiouracil em medicamentos

A multi-commuted flow system was developed to determine propylthiouracil (PTU) based on the reaction of its thiol form with iminoquinone radical generated by the oxidation of N,N-dimethyl-p-phenylenediamine in an alkaline medium. PTU can be found in tautomeric forms and the tautomeric equilibrium was displaced to enhance the thiol form. However, the reaction product is unstable and its residence time in the flow path was carefully investigated. The proposed procedure showed good precision (< 1.5%) and a limit of detection (3s) of 0.11 mg L-1. High recoveries were obtained in the validation test. The procedure was employed for propylthiouracil determination in medications.

Diclofenac plasma protein binding: PK-PD modelling in cardiac patients submitted to cardiopulmonary bypass

Twenty-four surgical patients of both sexes without cardiac, hepatic, renal or endocrine dysfunctions were divided into two groups: 10 cardiac surgical patients submitted to myocardial revascularization and cardiopulmonary bypass (CPB), 3 females and 7 males aged 65 ± 11 years, 74 ± 16 kg body weight, 166 ± 9 cm height and 1.80 ± 0.21 m2 body surface area (BSA), and control, 14 surgical patients not submitted to CPB, 11 female and 3 males aged 41 ± 14 years, 66 ± 14 kg body weight, 159 ± 9 cm height and 1.65 ± 0.16 m2 BSA (mean ± SD). Sodium diclofenac (1 mg/kg, im Voltaren 75® twice a day) was administered to patients in the Recovery Unit 48 h after surgery. Venous blood samples were collected during a period of 0-12 h and analgesia was measured by the visual analogue scale (VAS) during the same period. Plasma diclofenac levels were measured by high performance liquid chromatography. A two-compartment open model was applied to obtain the plasma decay curve and to estimate kinetic parameters. Plasma diclofenac protein binding decreased whereas free plasma diclofenac levels were increased five-fold in CPB patients. Data obtained for analgesia reported as the maximum effect (EMAX) were: 25% VAS (CPB) vs 10% VAS (control), P<0.05, median measured by the visual analogue scale where 100% is equivalent to the highest level of pain. To correlate the effect versus plasma diclofenac levels, the EMAX sigmoid model was applied. A prolongation of the mean residence time for maximum effect (MRTEMAX) was observed without any change in lag-time in CPB in spite of the reduced analgesia reported for these patients, during the time-dose interval. In conclusion, the extent of plasma diclofenac protein binding was influenced by CPB with clinically relevant kinetic-dynamic consequences

Age effects on the pharmacokinetics of tityustoxin from Tityus serrulatus scorpion venom in rats

The pharmacokinetics of scorpion venom and its toxins has been investigated in experimental models using adult animals, although, severe scorpion accidents are associated more frequently with children. We compared the effect of age on the pharmacokinetics of tityustoxin, one of the most active principles of Tityus serrulatus venom, in young male/female rats (21-22 days old, N = 5-8) and in adult male rats (150-160 days old, N = 5-8). Tityustoxin (6 µg) labeled with 99mTechnetium was administered subcutaneously to young and adult rats. The plasma concentration vs time data were subjected to non-compartmental pharmacokinetic analysis to obtain estimates of various pharmacokinetic parameters such as total body clearance (CL/F), distribution volume (Vd/F), area under the curve (AUC), and mean residence time. The data were analyzed with and without considering body weight. The data without correction for body weight showed a higher Cmax (62.30 ± 7.07 vs 12.71 ± 2.11 ng/ml, P < 0.05) and AUC (296.49 ± 21.09 vs 55.96 ± 5.41 ng h-1 ml-1, P < 0.05) and lower Tmax (0.64 ± 0.19 vs 2.44 ± 0.49 h, P < 0.05) in young rats. Furthermore, Vd/F (0.15 vs 0.42 l/kg) and CL/F (0.02 ± 0.001 vs 0.11 ± 0.01 l h-1 kg-1, P < 0.05) were lower in young rats. However, when the data were reanalyzed taking body weight into consideration, the Cmax (40.43 ± 3.25 vs 78.21 ± 11.23 ng kg-1 ml-1, P < 0.05) and AUC (182.27 ± 11.74 vs 344.62 ± 32.11 ng h-1 ml-1, P < 0.05) were lower in young rats. The clearance (0.03 ± 0.002 vs 0.02 ± 0.002 l h-1 kg-1, P < 0.05) and Vd/F (0.210 vs 0.067 l/kg) were higher in young rats. The raw data (not adjusted for body weight) strongly suggest that age plays a pivotal role in the disposition of tityustoxin. Furthermore, our results also indicate that the differences in the severity of symptoms observed in children and adults after scorpion envenomation can be explained in part by differences in the pharmacokinetics of the toxin.

Continuous Counter-current Solvent Extraction of Magnesium and Calcium from Lithium-rich Brine

Solvent extraction of calcium and magnesium impurities from a lithium-rich brine (Ca ~ 2,000 ppm, Mg ~ 50 ppm, Li ~ 30,000 ppm) was investigated using a continuous counter-current solvent extraction mixer-settler set-up. The literature review includes a general review about resources, demands and production methods of Li followed by basics of solvent extraction. Experimental section includes batch experiments for investigation of pH isotherms of three extractants; D2EHPA, Versatic 10 and LIX 984 with concentrations of 0.52, 0.53 and 0.50 M in kerosene respectively. Based on pH isotherms LIX 984 showed no affinity for solvent extraction of Mg and Ca at pH ≤ 8 while D2EHPA and Versatic 10 were effective in extraction of Ca and Mg. Based on constructed pH isotherms, loading isotherms of D2EHPA (at pH 3.5 and 3.9) and Versatic 10 (at pH 7 and 8) were further investigated. Furthermore based on McCabe-Thiele method, two extraction stages and one stripping stage (using HCl acid with concentration of 2 M for Versatic 10 and 3 M for D2EHPA) was practiced in continuous runs. Merits of Versatic 10 in comparison to D2EHPA are higher selectivity for Ca and Mg, faster phase disengagement, no detrimental change in viscosity due to shear amount of metal extraction and lower acidity in stripping. On the other hand D2EHPA has less aqueous solubility and is capable of removing Mg and Ca simultaneously even at higher Ca loading (A/O in continuous runs > 1). In general, shorter residence time (~ 2 min), lower temperature (~23 °C), lower pH values (6.5-7.0 for Versatic 10 and 3.5-3.7 for D2EHPA) and a moderately low A/O value (< 1:1) would cause removal of 100% of Ca and nearly 100% of Mg while keeping Li loss less than 4%, much lower than the conventional precipitation in which 20% of Li is lost.

Tutkimuskattilan taselaskenta

Diplomityön tavoitteena oli luoda Varkauden energiatutkimuskeskuksen tutkimuskäyttöön tarkoitetun kuplapetikattilan tase- ja säätölaskenta. Työssä on esitelty yleisesti kuplapetikattiloiden teoriaa ja tarkasteltu lyhyesti kuplapetikattilan muodostamaa kokonaisuutta energiantuotannossa. Työssä käsitelty tutkimuskattila ei ehtinyt valmistua ennen tätä diplomityötä, joten mittauksia käytön ajalta ei voitu suorittaa ja sisällyttää tähän työhön. Lisäksi mahdolliset käytössä havaittavat korjaukset ja parannukset taselaskentaan jäivät tämän työn tarkastelun ulkopuolelle. Taselaskennan muodostamisessa hyödynnettiin kattilan suunnitteluvaiheessa luotuja säätö- ja PI-kaavioita. Säätömekaniikkaa luodessa huomioitiin mahdollisimman tarkasti automaatiojärjestelmän vaatimukset ja suorituskyky. Työssä on esitetty suuri määrä kattilalaskennan kannalta keskeisiä yhtälöitä. Prosessia ja säätömekaniikkaa mallinnettiin laskentaperusteisesti, työssä on esitetty yhtälöistä saatavat tulokset kattilaa ajettaessa tyypillisillä arvoilla 100 %:n teholla. Työn tuloksena tutkimuskattilalle saatiin säätömekaniikka, jolla pystytään arvioimaan viipymäaikaa kattilassa. Lasketun viipymäajan avulla polttoprosessi kattilassa voidaan suunnitella ja suorittaa tutkimuskäyttöön vaaditulla tarkkuudella ja laissa säädettyjen määräyksien mukaan, mikäli kierrätyspolttoainetta käytetään yli 50 tonnia vuodessa.

Modélisation bayésienne avec des splines du comportement moyen d'un échantillon de courbes

Cette thèse porte sur l'analyse bayésienne de données fonctionnelles dans un contexte hydrologique. L'objectif principal est de modéliser des données d'écoulements d'eau d'une manière parcimonieuse tout en reproduisant adéquatement les caractéristiques statistiques de celles-ci. L'analyse de données fonctionnelles nous amène à considérer les séries chronologiques d'écoulements d'eau comme des fonctions à modéliser avec une méthode non paramétrique. Dans un premier temps, les fonctions sont rendues plus homogènes en les synchronisant. Ensuite, disposant d'un échantillon de courbes homogènes, nous procédons à la modélisation de leurs caractéristiques statistiques en faisant appel aux splines de régression bayésiennes dans un cadre probabiliste assez général. Plus spécifiquement, nous étudions une famille de distributions continues, qui inclut celles de la famille exponentielle, de laquelle les observations peuvent provenir. De plus, afin d'avoir un outil de modélisation non paramétrique flexible, nous traitons les noeuds intérieurs, qui définissent les éléments de la base des splines de régression, comme des quantités aléatoires. Nous utilisons alors le MCMC avec sauts réversibles afin d'explorer la distribution a posteriori des noeuds intérieurs. Afin de simplifier cette procédure dans notre contexte général de modélisation, nous considérons des approximations de la distribution marginale des observations, nommément une approximation basée sur le critère d'information de Schwarz et une autre qui fait appel à l'approximation de Laplace. En plus de modéliser la tendance centrale d'un échantillon de courbes, nous proposons aussi une méthodologie pour modéliser simultanément la tendance centrale et la dispersion de ces courbes, et ce dans notre cadre probabiliste général. Finalement, puisque nous étudions une diversité de distributions statistiques au niveau des observations, nous mettons de l'avant une approche afin de déterminer les distributions les plus adéquates pour un échantillon de courbes donné.

Un protocole de diffusion des messages dans les réseaux véhiculaires

De nos jours, la voiture est devenue le mode de transport le plus utilisé, mais malheureusement, il est accompagné d’un certain nombre de problèmes (accidents, pollution, embouteillages, etc.), qui vont aller en s’aggravant avec l’augmentation prévue du nombre de voitures particulières, malgré les efforts très importants mis en œuvre pour tenter de les réduire ; le nombre de morts sur les routes demeure très important. Les réseaux sans fil de véhicules, appelés VANET, qui consistent de plusieurs véhicules mobiles sans infrastructure préexistante pour communiquer, font actuellement l’objet d'une attention accrue de la part des constructeurs et des chercheurs, afin d’améliorer la sécurité sur les routes ou encore les aides proposées aux conducteurs. Par exemple, ils peuvent avertir d’autres automobilistes que les routes sont glissantes ou qu’un accident vient de se produire. Dans VANET, les protocoles de diffusion (broadcast) jouent un rôle très important par rapport aux messages unicast, car ils sont conçus pour transmettre des messages de sécurité importants à tous les nœuds. Ces protocoles de diffusion ne sont pas fiables et ils souffrent de plusieurs problèmes, à savoir : (1) Tempête de diffusion (broadcast storm) ; (2) Nœud caché (hidden node) ; (3) Échec de la transmission. Ces problèmes doivent être résolus afin de fournir une diffusion fiable et rapide. L’objectif de notre recherche est de résoudre certains de ces problèmes, tout en assurant le meilleur compromis entre fiabilité, délai garanti, et débit garanti (Qualité de Service : QdS). Le travail de recherche de ce mémoire a porté sur le développement d’une nouvelle technique qui peut être utilisée pour gérer le droit d’accès aux médias (protocole de gestion des émissions), la gestion de grappe (cluster) et la communication. Ce protocole intègre l'approche de gestion centralisée des grappes stables et la transmission des données. Dans cette technique, le temps est divisé en cycles, chaque cycle est partagé entre les canaux de service et de contrôle, et divisé en deux parties. La première partie s’appuie sur TDMA (Time Division Multiple Access). La deuxième partie s’appuie sur CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) pour gérer l’accès au medium. En outre, notre protocole ajuste d’une manière adaptative le temps consommé dans la diffusion des messages de sécurité, ce qui permettra une amélioration de la capacité des canaux. Il est implanté dans la couche MAC (Medium Access Control), centralisé dans les têtes de grappes (CH, cluster-head) qui s’adaptent continuellement à la dynamique des véhicules. Ainsi, l’utilisation de ce protocole centralisé nous assure une consommation efficace d’intervalles de temps pour le nombre exact de véhicules actifs, y compris les nœuds/véhicules cachés; notre protocole assure également un délai limité pour les applications de sécurité, afin d’accéder au canal de communication, et il permet aussi de réduire le surplus (overhead) à l’aide d’une propagation dirigée de diffusion.

High-amylose carboxymethyl starch matrices for oral sustained drug-release : in vitro and in vivo evaluation

Les amidons non modifiées et modifiés représentent un groupe d’excipients biodégradables et abondants particulièrement intéressant. Ils ont été largement utilisés en tant qu’excipients à des fins diverses dans des formulations de comprimés, tels que liants et/ou agents de délitement. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose atomisé (SD HASCA) a été récemment proposé comme un excipient hydrophile à libération prolongée innovant dans les formes posologiques orales solides. Le carboxyméthylamidon sodique à haute teneur en amylose amorphe (HASCA) a d'abord été produit par l'éthérification de l'amidon de maïs à haute teneur en amylose avec le chloroacétate. HASCA a été par la suite séché par atomisation pour obtenir le SD HASCA. Ce nouvel excipient a montré des propriétés présentant certains avantages dans la production de formes galéniques à libération prolongée. Les comprimés matriciels produits à partir de SD HASCA sont peu coûteux, simples à formuler et faciles à produire par compression directe. Le principal objectif de cette recherche était de poursuivre le développement et l'optimisation des comprimés matriciels utilisant SD HASCA comme excipient pour des formulations orales à libération prolongée. A cet effet, des tests de dissolution simulant les conditions physiologiques du tractus gastro-intestinal les plus pertinentes, en tenant compte de la nature du polymère à l’étude, ont été utilisés pour évaluer les caractéristiques à libération prolongée et démontrer la performance des formulations SD HASCA. Une étude clinique exploratoire a également été réalisée pour évaluer les propriétés de libération prolongée de cette nouvelle forme galénique dans le tractus gastro-intestinal. Le premier article présenté dans cette thèse a évalué les propriétés de libération prolongée et l'intégrité physique de formulations contenant un mélange comprimé de principe actif, de chlorure de sodium et de SD HASCA, dans des milieux de dissolution biologiquement pertinentes. L'influence de différentes valeurs de pH acide et de temps de séjour dans le milieu acide a été étudiée. Le profil de libération prolongée du principe actif à partir d'une formulation de SD HASCA optimisée n'a pas été significativement affecté ni par la valeur de pH acide ni par le temps de séjour dans le milieu acide. Ces résultats suggèrent une influence limitée de la variabilité intra et interindividuelle du pH gastrique sur la cinétique de libération à partir de matrices de SD HASCA. De plus, la formulation optimisée a gardé son intégrité pendant toute la durée des tests de dissolution. L’étude in vivo exploratoire a démontré une absorption prolongée du principe actif après administration orale des comprimés matriciels de SD HASCA et a montré que les comprimés ne se sont pas désintégrés en passant par l'estomac et qu’ils ont résisté à l’hydrolyse par les α-amylases dans l'intestin. Le deuxième article présente le développement de comprimés SD HASCA pour une administration orale une fois par jour et deux fois par jour contenant du chlorhydrate de tramadol (100 mg et 200 mg). Ces formulations à libération prolongée ont présenté des valeurs de dureté élevées sans nécessiter l'ajout de liants, ce qui facilite la production et la manipulation des comprimés au niveau industriel. La force de compression appliquée pour produire les comprimés n'a pas d'incidence significative sur les profils de libération du principe actif. Le temps de libération totale à partir de comprimés SD HASCA a augmenté de manière significative avec le poids du comprimé et peut, de ce fait, être utilisé pour moduler le temps de libération à partir de ces formulations. Lorsque les comprimés ont été exposés à un gradient de pH et à un milieu à 40% d'éthanol, un gel très rigide s’est formé progressivement sur leur surface amenant à la libération prolongée du principe actif. Ces propriétés ont indiqué que SD HASCA est un excipient robuste pour la production de formes galéniques orales à libération prolongée, pouvant réduire la probabilité d’une libération massive de principe actif et, en conséquence, des effets secondaires, même dans le cas de co-administration avec une forte dose d'alcool. Le troisième article a étudié l'effet de α-amylase sur la libération de principe actif à partir de comprimés SD HASCA contenant de l’acétaminophène et du chlorhydrate de tramadol qui ont été développés dans les premières étapes de cette recherche (Acetaminophen SR et Tramadol SR). La modélisation mathématique a montré qu'une augmentation de la concentration d’α-amylase a entraîné une augmentation de l'érosion de polymère par rapport à la diffusion de principe actif comme étant le principal mécanisme contrôlant la libération de principe actif, pour les deux formulations et les deux temps de résidence en milieu acide. Cependant, même si le mécanisme de libération peut être affecté, des concentrations d’α-amylase allant de 0 UI/L à 20000 UI/L n'ont pas eu d'incidence significative sur les profils de libération prolongée à partir de comprimés SD HASCA, indépendamment de la durée de séjour en milieu acide, le principe actif utilisé, la teneur en polymère et la différente composition de chaque formulation. Le travail présenté dans cette thèse démontre clairement l'utilité de SD HASCA en tant qu'un excipient à libération prolongée efficace.

Effet du développement résidentiel sur la distribution et l’abondance des macrophytes submergés dans la région des Laurentides et de Lanaudière

Nous avons cherché des relations empiriques entre l’abondance des macrophytes submergés et le développement résidentiel du bassin versant, les propriétés du lac et la présence de milieux humides dans 34 lacs de la région des Laurentides et de Lanaudière sélectionnés à travers un gradient de développement résidentiel. Les macrophytes submergés ont été échantillonnés par méthode d’échosondage à l’intérieur de la zone littorale. L’abondance moyenne des macrophytes a ensuite été estimée à l’intérieur de quatre zones de croissance optiquement définies (profondeur maximale = 75 %, 100 %, 125 % et 150 % de la profondeur de Secchi) ainsi qu’à l’intérieur de toute la zone littorale. L’occupation humaine a été considérée selon trois échelles spatiales : celle présente 1- dans un rayon de 100 mètres autour du lac, 2- dans la fraction du bassin versant qui draine directement vers le lac et 3- dans le bassin versant en entier. Nous avons aussi testé, lac par lac, l’effet de la pente locale sur l’abondance des macrophytes. Nous avons observé des corrélations positives et significatives entre l’abondance des macrophytes submergés et l’occupation humaine de l’aire de drainage direct (r > 0.51). Toutefois, il n’y a pas de relation entre l’abondance des macrophytes submergés et l’occupation humaine de la bande de 100 mètres entourant le lac et du bassin versant entier. Les analyses de régression multiple suggèrent que l’abondance des macrophytes submergés est faiblement corrélée avec l’aire du lac (+) et avec la présence de milieux humides dans le bassin versant entier (-). Localement, l’abondance des macrophytes est reliée à la pente et à la profondeur qui expliquent 21% de la variance. Les profondeurs de colonisation maximale et optimale des macrophytes submergés sont corrélées positivement au temps de résidence et à la profondeur de Secchi et négativement à l’occupation humaine et à l’importance des milieux humides.

La compétition et l’exploitation optimale des ressources chez les parasitoïdes

Les femelles parasitoïdes exploitant un agrégat d’hôtes doivent ajuster leurs comportements en fonction des facteurs environnementaux auxquels elles sont soumises, dont la présence de compétiteurs dans l’environnement. L’objectif de cette étude est de mesurer les impacts de la compétition sur les stratégies d’exploitation d’agrégats chez deux espèces de parasitoïdes non agressives. Les espèces Trichogramma pintoi et T. minutum (Hymenoptera : Trichogrammatidae), des parasitoïdes d’œufs de lépidoptères, furent utilisées et leurs temps de résidence dans l’agrégat, leurs mécanismes de prise de décision et le sexe des descendants alloués furent mesurés en l'absence de compétition et en situation de compétition directe et indirecte, intra- et interspécifique. Trichogramma pintoi privilégie une stratégie générale basée uniquement sur la qualité perçue de l’agrégat. À l’inverse, T. minutum privilégie une stratégie adaptée au type de la compétition (directe ou indirecte) et à la nature des compétiteurs (intra ou interspécifiques), sans égards à la qualité de l’agrégat. La distinction de ces deux stratégies amène des perspectives de recherche intéressantes sur les impacts de la compétition à l’échelle du paysage, et est d’un intérêt certain pour ceux voulant améliorer l’efficacité des programmes et des élevages de masse utilisés en lutte biologique.

Production of carbon nanotubes by PECVD and their applications to supercapacitors

Màster en Nanociència i Nanotecnologia

Simultaneous Drying and Separation of Composite Agricultural Material for Hay Processing

In composite agricultural materials such as grass, tee, medicinal plants; leaves and stems have a different drying time. By this behavior, after leaving the dryer, the stems may have greater moisture content than desired, while the leaves one minor, which can cause either the appearance of fungi or the collapse of the over-dried material. Taking into account that a lot of grass is dehydrated in forced air dryers, especially rotary drum dryers, this research was developed in order to establish conditions enabling to make a separation of the components during the drying process in order to provide a homogeneous product at the end. For this, a rotary dryer consisting of three concentric cylinders and a circular sieve aligned with the more internal cylinder was proposed; so that, once material enters into the dryer in the area of the inner cylinder, stems pass through sieve to the middle and then continue towards the external cylinder, while the leaves continue by the inner cylinder. For this project, a mixture of Ryegrass and White Clover was used. The characteristics of the components of a mixture were: Drying Rate in thin layer and in rotation, Bulk density, Projected Area, Terminal velocity, weight/Area Ratio, Flux through Rotary sieve. Three drying temperatures; 40°C, 60° C and 80° C, and three rotation speeds; 10 rpm, 20 rpm and 40 rpm were evaluated. It was found that the differences in drying time are the less at 80 °C when the dryer rotates at 40 rpm. Above this speed, the material adheres to the walls of the dryer or sieve and does not flow. According to the measurements of terminal velocity of stems and leaves of the components of the mixture, the speed of the air should be less than 1.5 m s-1 in the inner drum for the leaves and less than 4.5 m s-1 in middle and outer drums for stems, in such way that only the rotational movement of the dryer moves the material and achieves a greater residence time. In other hand, the best rotary sieve separation efficiencies were achieved when the material is dry, but the results are good in all the moisture contents. The best rotary speed of sieve is within the critical rotational speed, i.e. 20 rpm. However, the rotational speed of the dryer, including the sieve in line with the inner cylinder should be 10 rpm or less in order to achieve the greatest residence times of the material inside the dryer and the best agitation through the use of lifting flights. With a finite element analysis of a dryer prototype, using an air flow allowing speeds of air already stated, I was found that the best performance occurs when, through a cover, air enters the dryer front of the Middle cylinder and when the inner cylinder is formed in its entirety through a sieve. This way, air flows in almost equal amounts by both the middle and external cylinders, while part of the air in the Middle cylinder passes through the sieve towards the inner cylinder. With this, leaves do not adhere to the sieve and flow along drier, thanks to the rotating movement of the drums and the showering caused by the lifting flights. In these conditions, the differences in drying time are reduced to 60 minutes, but the residence time is higher for the stems than for leaves, therefore the components of the mixture of grass run out of the dryer with the same desired moisture content.

Homogeneous and heterogeneous reactions of atmospheric mercury(II) with sulfur(IV)

Atmospheric models suggest that the reduction of Hg(II) to Hg(O) by S(W) prolongs the residence time of mercury. The redox reaction was investigated both in the aqueous phase (where the reductant is sulfite) and on particulate matter (where the reductant in SO2(g)). In both cases, one of the ultimate products is HgS. A mechanism is proposed involving formation of Hg(O) followed by mercury-induced disproportionation of SO2.

Colonic metabolism of dietary polyphenols: influence of structure on microbial fermentation products

The metabolism of chlorogenic acid., naringin, and rutin, representative members of three common families of dietary polyphenols, the hydroxycinnamates, the flavanones, and the flavonols, respectively, was studied in an in vitro mixed culture model of the human colonic microflora. Time- and concentration-dependent degradation of all three compounds was observed, which was associated with the following metabolic events after cleavage of the ester or glycosidic bond: reduction of the aliphatic double bond of the resulting hydroxycinnamate caffeic acid residue; dehydroxylation and ring fission of the heterocyclic C-ring of the resulting deglycosylated flavanone, naringenin, and of the deglycosylated flavonol, quercetin (which differed depending on the substitution). The metabolic events, their sequences, and major phenolic end products, as identified by GC-MS or LC-MS/MS, were elucidated from the structural characteristics of the investigated compounds. The major phenolic end products identified were 3-D-hydroxyphenyl)propionic acid for chlorogenic acid, 3-(4-hydroxyphenyl)-propionic acid and 3-phenylpropionic acid for naringin, and 3-hydroxyphenylacetic acid and 3-(3-hydroxyphenyl)-propionic acid for rutin. The degree of degradation of the compounds studied was significantly influenced by the substrate concentration as well as individual variations in the composition of the fecal flora. The results support extensive metabolism of dietary polyphenols in the colon, depending on substrate concentration and residence time, with resultant formation of simple phenolics, which can be considered biomarkers of colonic metabolism if subsequently absorbed. It is also apparent that a relatively small number of phenolic degradation products are formed in the colon from the diverse group of natural polyphenols. (C) 2003 Elsevier Inc. All rights reserved.

Ice crystals growing from vapor in supercooled clouds between −2.5° and −22°C: testing current parameterization methods using laboratory data

The physical and empirical relationships used by microphysics schemes to control the rate at which vapor is transferred to ice crystals growing in supercooled clouds are compared with laboratory data to evaluate the realism of various model formulations. Ice crystal growth rates predicted from capacitance theory are compared with measurements from three independent laboratory studies. When the growth is diffusion- limited, the predicted growth rates are consistent with the measured values to within about 20% in 14 of the experiments analyzed, over the temperature range −2.5° to −22°C. Only two experiments showed significant disagreement with theory (growth rate overestimated by about 30%–40% at −3.7° and −10.6°C). Growth predictions using various ventilation factor parameterizations were also calculated and compared with supercooled wind tunnel data. It was found that neither of the standard parameterizations used for ventilation adequately described both needle and dendrite growth; however, by choosing habit-specific ventilation factors from previous numerical work it was possible to match the experimental data in both regimes. The relationships between crystal mass, capacitance, and fall velocity were investigated based on the laboratory data. It was found that for a given crystal size the capacitance was significantly overestimated by two of the microphysics schemes considered here, yet for a given crystal mass the growth rate was underestimated by those same schemes because of unrealistic mass/size assumptions. The fall speed for a given capacitance (controlling the residence time of a crystal in the supercooled layer relative to its effectiveness as a vapor sink, and the relative importance of ventilation effects) was found to be overpredicted by all the schemes in which fallout is permitted, implying that the modeled crystals reside for too short a time within the cloud layer and that the parameterized ventilation effect is too strong.