Characterization of two immunomodulating homogalacturonan pectins from green tea

Two natural homogalacturonan (HG) pectins (MW ca. 20 kDa) were isolated from green tea based on their immunomodulatory activity. The crude tea polysaccharides (TPS1 and TPS2) were obtained from green tea leaves by hot water extraction and followed by 40% and 70% ethanol precipitation, respectively. Two homogenous water soluble polysaccharides (TPS1-2a and TPS1-2b) were obtained from TPS1 after purification with gel permeation, which gave a higher phagocytic effect than TPS2. A combination of composition, methylation and configuration analyses, as well as NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy revealed that TPS1-2a and TPS1-2b were homogalacturonan (HG) pectins consisting of a backbone of 1,4-linked α-d-galacturonic acid (GalA) residues with 28.4% and 26.1% of carboxyl groups as methyl ester, respectively. The immunological assay results demonstrated that TPS1-2, which consisted mainly of HG pectins, showed phagocytosis-enhancing activity in HL-60 cells.

Electrospun pH-sensitive core–shell polymer nanocomposites fabricated using a tri-axial process

A modified tri-axial electrospinning process was developed for the generation of a new type of pH-sensitive polymer/lipid nanocomposite. The systems produced are able to promote both dissolution and permeation of a model poorly water-soluble drug. First, we show that it is possible to run a tri-axial process with only one of the three fluids being electrospinnable. Using an electrospinnable middle fluid of Eudragit S100 (ES100) with pure ethanol as the outer solvent and an unspinnable lecithin-diclofenac sodium (PL–DS) core solution, nanofibers with linear morphology and clear core/shell structures can be fabricated continuously and smoothly. X-ray diffraction proved that these nanofibers are structural nanocomposites with the drug present in an amorphous state. In vitro dissolution tests demonstrated that the formulations could preclude release in acidic conditions, and that the drug was released from the fibers in two successive steps at neutral pH. The first step is the dissolution of the shell ES100 and the conversion of the core PL–DS into sub-micron sized particles. This frees some DS into solution, and later the remaining DS is gradually released from the PL–DS particles through diffusion. Ex vivo permeation results showed that the composite nanofibers give a more than twofold uplift in the amount of DS passing through the colonic membrane as compared to pure DS; 74% of the transmitted drug was in the form of PL–DS particles. The new tri-axial electrospinning process developed in this work provides a platform to fabricate structural nanomaterials, and the core–shell polymer-PL nanocomposites we have produced have significant potential applications for oral colon-targeted drug delivery.

Valorização de lamas de tratamento de águas residuais urbanas para utilização agrícola

Trabalho de Dissertação de Natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil na Área de Especialização em Hidráulica

Is GABA involved in regulating plant growth and development? /

Rapid and large accumulation of GABA (y-aminobutyric acid) in response to a number of plant stresses has been well documented. But the role(s) of GABA in plants is not well defined. In recent years, the possibility of GABA involvement in regulating plant growth and development has been raised. In the present study, this possibility was examined. First, to rapidly and accurately determine GABA levels in plant tissues, a spectrometric method for GABA determination was developed based on a commercially available enzyme Gabase. Seventy mM LaCb almost completely removed water-soluble pigments from plant tissues which greatly interfere with the absorbance reading at 340nm. Inactivation of GAD (glutamate decarboxylase) by immediately adding methanol to a frozen plant tissue powder was suggested to prevent GABA production during extraction. The recovery of GABA with this method was approximately 100%. Second, the relationship between GABA levels and hypocotyl elongation in soybean seedlings was analyzed using different approaches to regulate in vivo GABA levels and the elongation of hypocotyls. The following major observations were made. (1) Mechanical stimulation by stroking elevated GABA levels and concurrently induced a rapid and significant reduction in hypocotyl elongation. (2) External GABA was demonstrated to penetrate into the hypocotyls using '*C-GABA. Application of external GABA elevated in vivo GABA levels, but failed to inhibit hypocotyl elongation. (3) LaCla and blue light irradiation caused an inhibition in the elongation of dark-grown hypocotyls, whereas GABA levels were not significantly affected. (4) Ca^was suggested to be involved in the signal transduction pathway leading from mechanical stimulation to GABA production, as indicated by the ability of La'* to inhibit GABA production in stimulated hypocotyls. (5) Bicuculline, saclofen and baclofen (agonists and antagonists of GABA receptors in animals) had no effect on hypocotyl elongation. It might indicate that GABA-binding components which are structurally similar to animal GABA receptors and functionally capable of regulating plant growth may not exist in plants. Therefore, the conclusion was drawn that GABA alone is not sufficient to inhibit hypocotyl elongation. Third, chloride influx in isolated Asparagus cells was enhanced by lOmM GABA during a 3 hour incubation, but the effect was not specific for GABA. Chloride efflux was not influenced by GABA. Both influx and efflux of chloride were significantly inhibited by NPPB, a chloride channel blocker. These results suggest that GABA does not influence the activity of plant chloride channels.

Isolation and characterization of the female sex pheromone of the sugar beet cyst nematode, heterodera schachtii, and an analysis of male precopulatory behaviour /

The sugar beet cyst nematode, Heterodera schachtii, is a major agricultural pest. The disruption of the mating behaviour of this plant parasite in the field may provide a means of biological control, and a subsequent increase in crop yield. The H. schachtii female sex pheromone, which attracts homospecific males, was collected in an aqueous medium and isolated using high performance liquid chromatography. Characterization of the male-attractive material revealed that it was heat stable and water soluble. The aqueous medium conditioned by female H. schachtii was found to be biologically active and stimulated male behaviour in a concentration dependent manner. The activity of the crude pheromone was specific to males of H. schachtii and did not attract second stage juveniles. Results indicated that vanillic acid, a putative nematode pheromone, is not an active component of the H. schachtii sex pheromone. Male H. schachtii exhibited stylet thrusting, a poorly understood behaviour of the male, upon exposure to the female sex pheromone. This behaviour appeared to be associated with mate-finding and was used as a novel indicator of biological activity in bioassays. Serotonin, thought to be involved in the neural control of copulatory behaviour in nematodes, stimulated stylet thrusting. However, the relationship between stylet thrusting induced by the sex pheromone and stylet thrusting induced by serotonin is not clear. Extracellular electrical activity was recorded fi-om the anterior region of H. schachtii males during stylet thrusting, and appeared to be associated with this behaviour. The isolation of the female sex pheromone of H. schachtii may, ultimately, lead to the structural identification and synthesis of the active substance for use in a novel biological control strategy.

An HPLC method for simultaneous determination of residual benomyl and MBC on apple foliage without cleanup

A simple High Performance Liquid Chromatograph (HPLC) method has been developed to identify benamyl (methyl 1- (butylcarbamoyl)-2-benzimidazole carbamate) and MBC (methyl 2-benzimidazole carbamat~ residues on apple leaves without cleanup. Sample leaves are freeze dried in a Mason jar and residues are then extracted by tumbling them in chloroform containing 5,000 microgram per milliliter of n-propyl isocyanate (PIC) at 10 C. To the extract, n-butyl isocyanate (BIC) was added at 5,000 microgram per milliliter and 20 microliter of this mixture injected onto the HPLC system. Separation is accomplished by the use of a Brownlee LiChrosorb silica gel column with a guard column and' operated with a mixed mobile phase consisting of chloroform and hexane (4:1) saturated with water. MBC, a degradation product of benomyl is identified if present as methyl l-(npropyl carbamoyl)-2-benzimidazole carbamate (MBC-n-PIC). Both benomyl and MBC-n-PIC can be detected with aKUltraviolet (UV) detector (280nm) at a concentration as low as 0.2 microgram per milliliter in apple leaves. The fate of benomyl on apple foliage after spray application of benomyl (Ben late 50 per cent wettable powder) was investigated by the method thus described. Benomyl quickly dissipated during the first 3-7 days, but the dissipatio'n sltowed down thereafter. In contrast, the concentration of MBC in leaves gradually increased after repeated applications of Benlate.

Rôle des facteurs physico-chimiques du micro-environnement intestinal et des boucles inter-hélicales du Domaine I dans l’activité de la toxine insecticide Cry9Ca du bacille de Thuringe

Une fois ingérées par un insecte sensible, les toxines insecticides du bacille de Thuringe doivent être activées par les protéases intestinales de cet insecte. Leur premier domaine, un ensemble de sept hélices-α amphipathiques, est responsable de leur insertion dans la membrane luminale de certaines cellules de l’intestin médian, ce qui crée des pores peu sélectifs. La toxicité et la capacité à former des pores d’une telle toxine, la Cry9Ca, de ses mutants simples R164A et R164K et d’un fragment de 55 kDa résultant d’un clivage protéolytique au niveau de son résidu 164 ont été étudiées à l’aide d’une combinaison de modélisation par homologie, de bioessais, d’expériences de gonflement osmotique avec des vésicules de membrane en bordure en brosse de larves de sphinx du tabac et de mesures électrophysiologiques sur des intestins isolés. Ni les mutations simples ni le clivage protéolytique n’ont altéré la toxicité de la Cry9Ca. Dans une solution à faible force ionique, toutefois, la formation des pores dépend fortement du pH : une augmentation de celui-ci de 6,5 à 10,5 a entraîné une baisse irrégulière et par étapes successives de la perméabilité membranaire. Les quatre préparations de toxine ont néanmoins dépolarisé la membrane apicale d’intestins médians fraîchement isolés baignant dans une solution contenant 122 mM de KCl à pH 10,5. L’activité de la Cry9Ca, et des mutants R164A et R164K, a été grandement stimulée lorsque les expériences ont été effectuées en présence de suc intestinal, de lipides extraits d’un volume équivalent de suc intestinal ou d’un cocktail d’inhibiteurs de protéases solubles dans l’eau. De plus, le rôle des boucles inter-hélicales du Domaine I lors de l’insertion dans la membrane a été étudié avec des mutants doubles de la Cry9Ca dont les mutations introduisaient, neutralisaient ou renversaient une charge électrique. À l’exception de trois d’entres eux, tous ces mutants ont conservé une toxicité et une capacité à former des pores comparables à celles de la toxine parentale. L’ensemble de ces résultats suggère que le micro-environnement de l’intestin médian contribue à minimiser l’influence des charges de surface portées par les résidus des boucles inter-hélicales du Domaine I sur la capacité des toxines du bacille de Thuringe à former des pores. Il indique aussi que, d’une part, selon le site de clivage et les conditions expérimentales utilisées, des protéolyses supplémentaires de la toxine Cry9Ca activée peuvent soit stimuler, soit nuire à son activité et que, d’autre part, le suc intestinal du sphinx du tabac contient probablement un inhibiteur de protéases qui pourrait jouer un rôle important dans l’activité des toxines du bacille de Thuringe.

Contenu total en éléments traces de sols forestiers du Québec méridional

Les sols forestiers constituent un réservoir considérable d’éléments nutritifs disponibles pour soutenir la productivité forestière. Ces sols contiennent aussi une quantité, encore inconnue à ce jour, d’éléments traces biodisponibles provenant de sources anthropiques ou naturelles. Or, plusieurs de ces éléments recèlent un potentiel toxique pour les organismes vivants. Ainsi, la quantification de la concentration et du contenu total en éléments traces des sols forestiers s’avère nécessaire afin d’évaluer les impacts des perturbations sur la qualité des sols. Les objectifs de ce projet de recherche sont: 1) de mesurer le contenu total en éléments traces en phase solide (Ag, As, Ba, Cd, Ce, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Rb, Se, Sr, Tl, V, Y, Zn) des divers horizons de sols d’écosystèmes forestiers du Québec méridional; 2) d’établir des liens significatifs entre la fraction soluble dans l’eau des éléments traces et les propriétés des horizons de sols et; 3) d’évaluer le rôle de la proximité d’un centre urbain sur les contenus en éléments traces. Pour répondre à ces objectifs, quatre profils de sols situés dans la région de St-Hippolyte et deux situés dans la région de Montréal furent échantillonnés jusqu'à l'atteinte du matériel parental. Les résultats de ce projet de recherche ont révélé que le contenu total en éléments traces présents dans les profils de sols se retrouve en grande partie dans les fragments grossiers du sol. Il a été démontré que la teneur en carbone organique, les complexes organométalliques et les oxydes de fer et d’aluminium dictent la distribution en profil de la majorité des éléments traces étudiés. Finalement, il fut prouvé que la région de Montréal présente des niveaux de contamination en éléments traces (Ag, As, Ba, Cu, Mn, Pb, Rb, Se, Sr, Tl et Zn) supérieurs à ceux rencontrés dans les Laurentides.

Le rôle du récepteur B1 des kinines dans le développement de la rétinopathie diabétique

La rétinopathie diabétique est associée à plusieurs changements pathologiques du lit vasculaire rétinien, incluant l’ouverture de la barrière hémato-rétinienne, l’inflammation vasculaire et la modification du débit sanguin. Récemment, il a été proposé que le récepteur B1 des kinines, qui est surexprimé dans la rétine diabétique, puisse être impliqué dans le développement de ces altérations vasculaires. Ainsi, cette thèse présente les effets de traitements pharmacologiques avec des antagonistes du récepteur B1 sur la perfusion rétinienne, la perméabilité vasculaire, l’infiltration des leucocytes (leucostasie), l’expression de médiateurs de l’inflammation et la production d’anion superoxyde dans la rétine du rat rendu diabétique avec la streptozotocine (STZ). Les résultats obtenus montrent que l’application oculaire (10 µl d’une solution à 1%, deux fois par jour pendant 7 jours) de LF22-0542, un antagoniste hydrosoluble du récepteur B1, bloque significativement l’hyperperméabilité vasculaire, la leucostasie, le stress oxydatif et l’expression génique de médiateurs de l’inflammation (B1R, iNOS, COX-2, VEGF-R2, IL-1β et HIF-1α) dans la rétine chez le rat à 2 semaines de diabète. L’administration orale (3 mg/kg) d’un antagoniste non-peptidique et sélectif pour le récepteur B1, le SSR240612, entraîne une diminution du débit sanguin rétinien 4 jours après l’induction du diabète mais n’a aucun effet sur la réduction de la perfusion rétinienne à 6 semaines. Le récepteur B1 joue donc un rôle protecteur au tout début du diabète en assurant le maintien d’un débit sanguin normal dans la rétine; un effet qui n’est toutefois pas maintenu pendant la progression du diabète. Ces données présentent ainsi la dualité du récepteur B1 avec des effets à la fois protecteurs et délétères. Elles suggèrent aussi un rôle important pour le récepteur B1 dans l’inflammation rétinienne et le développement des altérations vasculaires. Le récepteur B1 pourrait donc représenter une nouvelle cible thérapeutique pour le traitement de la rétinopathie diabétique.

Développement de nouveaux polymères amphiphiles comme floculants versatiles pour le traitement de l’eau issue de l’industrie pétrolière

Les polymères hydrosolubles sont utilisés dans diverses industries pour permettre la floculation, soit une séparation solide-liquide de particules présentes en suspension colloïdale. Afin de réduire les impacts environnementaux de l’exploitation des sables bitumineux en Alberta, l’industrie est à la recherche de nouveaux moyens et procédés pour traiter les résidus miniers permettant de séparer les matières solides et de récupérer l’eau. L’objectif des travaux présentés est d’améliorer la floculation, la densification et la déshydratation de ces résidus miniers aqueux par de nouveaux polymères synthétiques. Des homopolymères d’acrylamide de différentes masses molaires ont été synthétisés pour étudier l’influence de la masse molaire sur l’efficacité de floculation. Le taux initial de sédimentation (TIS) est le paramètre qui fut utilisé afin de comparer l’efficacité de floculation des différents polymères. Il a été possible de confirmer l’importance de la masse molaire sur l’efficacité de floculation et de déterminer une masse molaire minimale d’environ 6 MDa pour des polyacrylamides, afin d’obtenir l’efficacité de floculation maximale de suspensions colloïdales principalement composées de kaolin. Afin d’étudier l’effet des charges sur l’efficacité de floculation, des polymères anioniques et cationiques ont été synthétisés. Une série de copolymères d’acrylamide et d’acide acrylique ont été synthétisés comme polymères anioniques et deux séries de copolymères ont été synthétisés comme polymères cationiques, soit des copolymères d’acrylamide et de chlorure de diallyldiméthylammonium et des copolymères de 4-vinyl pyridine et de 1-méthyl-4-vinyl pyridinium. Il a été démontré que les charges anioniques des polymères avaient peu d’influence sur l’efficacité de floculation et que leur comportement en présence de sels était différent de ce que prévoyait la littérature. Il a aussi été démontré que les charges cationiques des polymères n’améliorent pas l’efficacité de floculation. Par la suite, des séries de copolymères amphiphiles, avec des monomères d’acrylamide, de N-alkylacrylamides et d’acrylonitrile, ont été synthétisés, pour étudier l’effet du caractère amphiphile sur la déshydratation des résidus miniers. Le pourcentage de déshydratation nette est le paramètre qui fut utilisé afin de comparer l’efficacité de déshydratation des différents polymères. Il a été possible de développer des copolymères amphiphiles qui améliorent l’efficacité de déshydratation par rapport à des homopolymères d’acrylamide. Il ne fut pas possible de déterminer une tendance entre la balance hydrophile/hydrophobe des copolymères amphiphiles et l’efficacité de déshydratation.

Investigations on Some Titania Supported Catalysts

Titania is a versatile metal oxide with multiple applications. Titania supported catalysts are reported to be much more active compared to conventional silica or alumina supported ones in some reactions. TiO2 (anatase) having high surface area, with better crystallinity and high onset temperature of rutilation can be prepared by thermal hydrolysis of titanyl sulfate solution under controlled conditions. Calcinations at 350oC for 6 hrs were necessary to crystallize anatase. Method of preparation and percentage of the loaded metal oxides have greater influence on surface area. Drastic decrease in surface area was observed upon rutilation. Rutilation started at different temperatures depending on the metal oxide and the method of preparation. TiO2 should be characterized with high surface area, phase purity and high onset temperature of rutilation.Which should be well above the optimum temperature of a designated reaction in which it is employed as a catalyst. Variation in physical properties, depending upon the method of preparation is greater in TiO2 supported catalysts. Methanation activity was found to be highly dependent on nickel concentration present on the surface of the pellets. The methanation activity is strongly influenced by support material. The rate and turn over frequency of methanation and toluene oxidation activity of these catalysts are also equally important from an industrial point of view.

Development of Polymer Cement Composites

Research in the field of polymer modified cement has been carried out for the last 70 years or more. Polymers are mostly used to enhance durability and sustainability of cement concrete and in combination with classical construction materials a synergistic effect is obtained. In this work different polymers were added to Portland cement in various proportions and the mechanical and chemical resistance properties of the resultant composites when exposed to chemical environments were studied. Microstructural studies were also carried out to investigate the morphology of the composite and analyse the nature of interactions taking place between the cement and polymer phases. Though most polymers did not improve the compressive strength of the cement paste, it was found that they enhanced the resistance of the virgin cement paste to external chemical environments. The polymers seal the pores in the cement matrix and bridge the microcracks within the composite. Some of the polymers underwent chemical interactions with the cement paste thereby interfering in the hydration of cement. Polymers also decreased the leachability of water soluble components of virgin cement resulting in composites having improved durability. An attempt to correlate the structure of the polymers with the properties of the resultant composites is also presented.

Design of Cyclophanes: Synthesis and Study of Photophysical and Biomolecular Recognition Properties

Development of organic molecules that exhibit selective interactions with different biomolecules has immense significance in biochemical and medicinal applications. In this context, our main objective has been to design a few novel functionaIized molecules that can selectively bind and recognize nucleotides and DNA in the aqueous medium through non-covalent interactions. Our strategy was to design novel cycIophane receptor systems based on the anthracene chromophore linked through different bridging moieties and spacer groups. It was proposed that such systems would have a rigid structure with well defined cavity, wherein the aromatic chromophore can undergo pi-stacking interactions with the guest molecules. The viologen and imidazolium moieties have been chosen as bridging units, since such groups, can in principle, could enhance the solubility of these derivatives in the aqueous medium as well as stabilize the inclusion complexes through electrostatic interactions.We synthesized a series of water soluble novel functionalized cyclophanes and have investigated their interactions with nucleotides, DNA and oligonucIeotides through photophysical. chiroptical, electrochemical and NMR techniques. Results indicate that these systems have favorable photophysical properties and exhibit selective interactions with ATP, GTP and DNA involving electrostatic. hydrophobic and pi-stacking interactions inside the cavity and hence can have potential use as probes in biology.

Cadmium Selenide Based Core-Shell Quantum Dots for Biosensing and Imaging Applications

The overall focus of the thesis involves the synthesis and characterization of CdSe QDs overcoated with shell materials for various biological and chemical sensing applications. Second chapter deals with the synthesis and characterization of CdSe and CdSe/ZnS core shell QDs. The primary attention of this work is to develop a simple method based on photoinduced charge transfer to optimize the shell thickness. Synthesis of water soluble CdSe QDs, their cytotoxicity analysis and investigation of nonlinear optical properties form the subject of third chapter. Final chapter deals with development of QD based sensor systems for the selective detection of biologically and environmentally important analytes from aqueous media.

Nutritional studies in juvenile penaeus indicus with fererence to protein and vitamin requirements

Man in his quest to explore food has turned towards the oceans and during the last five decades there has been phenomenal increase in the exploitation of the marine fisheries resources. The present study is carried out to determine the requirement of protein and water-soluble vitamins in the diet of juveniles of the Indian white prawn p.indicus using purified diets and to evaluate the nutritive value of a few plant and animal protein sources for the same species. A total of ten statistically designed experiments are conducted in the laboratory undermost identical conditions and following similar methodologies. The study also tries to suggest the essential and optimal requirements for protein as well as water-soluble vitamins in the diet of juvenile p.indicus