901 resultados para Column liquid chromatography
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A method using Liquid Phase Microextraction for simultaneous detection of citalopram (CIT), paroxetine (PAR) and fluoxetine (FLU), using venlafaxine as internal standard, in plasma by high performance liquid chromatography with fluorescence detection was developed. The linearity was evaluated between 5.0 and 500 ng mL-1 (r > 0.99) and the limit of quantification was 2.0, 3.0 and 5.0 ng mL-1 for CIT, PAR and FLU, respectively. Therefore, it can be applied to therapeutic drug monitoring, pharmacokinetics or bioavailability studies and its advantages are that it necessary relatively inexpensive equipment and sample preparation techniques.
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In this study, an analytical method was developed and validated for quantitation of the drug bevacizumab (Avastin®) by high performance liquid chromatography (HPLC). The HPLC column was a BioSuite 250® HR SEC, 300 x 7.8 mm x 5 µm (Waters, USA). The mobile phase consisted of phosphate buffered saline (PBS). The results revealed that the method was specific, precise, accurate, robust and linear (r² = 0.998) from 5 to 75 µg mL-1. Therefore, this method can be used in drug release studies or in quality control ampoules of the drug.
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In this thesis some multivariate spectroscopic methods for the analysis of solutions are proposed. Spectroscopy and multivariate data analysis form a powerful combination for obtaining both quantitative and qualitative information and it is shown how spectroscopic techniques in combination with chemometric data evaluation can be used to obtain rapid, simple and efficient analytical methods. These spectroscopic methods consisting of spectroscopic analysis, a high level of automation and chemometric data evaluation can lead to analytical methods with a high analytical capacity, and for these methods, the term high-capacity analysis (HCA) is suggested. It is further shown how chemometric evaluation of the multivariate data in chromatographic analyses decreases the need for baseline separation. The thesis is based on six papers and the chemometric tools used are experimental design, principal component analysis (PCA), soft independent modelling of class analogy (SIMCA), partial least squares regression (PLS) and parallel factor analysis (PARAFAC). The analytical techniques utilised are scanning ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, diode array detection (DAD) used in non-column chromatographic diode array UV spectroscopy, high-performance liquid chromatography with diode array detection (HPLC-DAD) and fluorescence spectroscopy. The methods proposed are exemplified in the analysis of pharmaceutical solutions and serum proteins. In Paper I a method is proposed for the determination of the content and identity of the active compound in pharmaceutical solutions by means of UV-Vis spectroscopy, orthogonal signal correction and multivariate calibration with PLS and SIMCA classification. Paper II proposes a new method for the rapid determination of pharmaceutical solutions by the use of non-column chromatographic diode array UV spectroscopy, i.e. a conventional HPLC-DAD system without any chromatographic column connected. In Paper III an investigation is made of the ability of a control sample, of known content and identity to diagnose and correct errors in multivariate predictions something that together with use of multivariate residuals can make it possible to use the same calibration model over time. In Paper IV a method is proposed for simultaneous determination of serum proteins with fluorescence spectroscopy and multivariate calibration. Paper V proposes a method for the determination of chromatographic peak purity by means of PCA of HPLC-DAD data. In Paper VI PARAFAC is applied for the decomposition of DAD data of some partially separated peaks into the pure chromatographic, spectral and concentration profiles.
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Human biomonitoring (HBM) is an ideal tool for evaluating toxicant exposure in health risk assessment. Chemical substances or their metabolites related to environmental pollutants can be detected as biomarkers of exposure using a wide variety of biological fluids. Individual exposure to aromatic hydrocarbon compounds (benzene, toluene, and o-xylene –“BTX”) were analysed with a liquid chromatography coupled to electrospray ionisation-mass spectrometry (μHPLC-ESI-MS/MS) method for the simultaneous quantitative detection of the BTX exposure biomarker SPMA, SBMA and o-MBMA in human urine. Urinary S-phenylmercapturic acid (SPMA) is a biomarker proposed by the American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH) for assessing occupational exposure to benzene (Biological Exposure Index of 25 microg/g creatinine). Urinary S-benzylmercapturic (SBMA) and o-methyl S-benzyl mercapturic acid (o-MBMA) are specific toluene and o-xylene metabolites of glutathione detoxicant pathways, proposed as reliable biomarkers of exposure. To this aim a pre-treatment of the urine with solid phase extraction (SPE) and an evaporation step were necessary to concentrate the mercapturic acids before instrumental analysis. A liquid chromatography separation was carried out with a reversed phase capillary column (Synergi 4u Max-RP) using a binary gradient composed of an acquous solution of formic acid 0.07% v/v and methanol. The mercapturic acids were determinated by negative-ion-mass spectrometry and the data were corrected using isotope-labelled analogs as internal standards. The analytical method follows U.S. Food and Drug Administration guidance and was applied to assess exposure to BTX in a group of 396 traffic wardens. The association between biomarker results and individual factors, such as age, sex and tobacco smoke were also investigated. The present work also included improvements in the methods used by modifying various chromatographic parameters and experimental procedures. A partial validation was conducted to evaluate LOD, precision, accuracy, recovery as well as matrix effects. Higher sensitivity will be possible in future biological monitoring programmes, allowing evaluation of very low level of BTX human exposure. Keywords: Human biomonitoring, aromatic hydrocarbons, biomarker of exposure, HPLC-MS/MS.
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This PhD thesis describes the application of some instrumental analytical techniques suitable to the study of fundamental food products for the human diet, such as: extra virgin olive oil and dairy products. These products, widely spread in the market and with high nutritional values, are increasingly recognized healthy properties although their lipid fraction might contain some unfavorable components to the human health. The research activity has been structured in the following investigations: “Comparison of different techniques for trans fatty acids analysis” “Fatty acids analysis of outcrop milk cream samples, with particular emphasis on the content of Conjugated Linoleic Acid (CLA) and trans Fatty Acids (TFA), by using 100m high-polarity capillary column” “Evaluation of the oxidited fatty acids (OFA) content during the Parmigiano-Reggiano cheese seasoning” “Direct analysis of 4-desmethyl sterols and two dihydroxy triterpenes in saponified vegetal oils (olive oil and others) using liquid chromatography-mass spectrometry” “Quantitation of long chain poly-unsatured fatty acids (LC-PUFA) in base infant formulas by Gas Chromatography, and evaluation of the blending phases accuracy during their preparation” “Fatty acids composition of Parmigiano Reggiano cheese samples, with emphasis on trans isomers (TFA)”
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Therapeutisches Drug Monitoring (TDM) ist eine Maßnahme, bei der durch Messung der Medikamentenspiegel im Blut die Dosis ermittelt wird, bei der mit höchster Wahrscheinlichkeit mit Therapieansprechen gerechnet werden kann. Dabei wird angenommen, dass die Konzentrationen im Blut mit denen im Wirkkompartiment korrelieren. Für Antipsychotika wurde gezeigt, dass die Konzentrationen im Blut direkt mit denen im Gehirn korrelieren, die Verteilung zwischen den beiden Kompartimenten ist jedoch für die verschiedenen Antipsychotika sehr unterschiedlich. Die Distribution von Arzneistoffen zwischen Blut und Gehirn wird durch Effluxtransporter in der Blut-Hirn-Schranke kontrolliert. Welche Rolle dabei P-Glykoprotein (P-gp) für die Verteilung von atypischen Antipsychotika spielt und wie die Pharmakokinetik und –dynamik durch diesen Transporter beeinflusst werden, sollte in dieser Arbeit untersucht werden. Für die Messung des neu eingeführten Antipsychotikums Aripiprazol, sowie für seinen aktiven Metaboliten Dehydroaripiprazol, wurde eine hochleistungsflüssigchromatographische (HPLC) Methode mit Säulenschaltung und spektrophotometrischer Detektion etabliert. Die Methode wurde für die Messung von Serumproben schizophrener Patienten eingesetzt, um einen therapeutischen Bereich für Aripiprazol zu ermitteln. Aus der Analyse von 523 Patientenproben wurde herausgefunden, dass Aripiprazol-Serumkonzentrationen von 150 bis 300 ng/ml mit gutem klinischen Ansprechen und einem geringen Risiko für Nebenwirkungen einhergingen. Weiterhin wurde festgestellt, dass die Serumspiegel bei gleichzeitiger Gabe von Inhibitoren und Induktoren der Cytochrom P450 (CYP) Isoenzyme CYP2D6 und CYP3A4 erhöht bzw. gesenkt wurden. Am Modell der P-gp Knockout Maus im Vergleich zu FVB Wildtyp Mäusen wurden Konzentrationsverläufe von Antipsychotika nach i.p. Gabe von Amisulprid, Aripiprazol, Dehydroaripiprazol, Clozapin, Desmethylclozapin, Haloperidol, Olanzapin, Quetiapin, Risperidon und 9-Hydroxyrisperidon sowie der Kontrollsubstanz Domperidon im Gehirn und Blut über 24 Stunden mittels HPLC-Methoden gemessen. Welchen Einfluss eine verminderte Expression von P-gp auf die Pharmakodynamik hat, wurde in zwei Verhaltenstests untersucht. Mit Hilfe des Rotarods wurden motorische Effekte der Arzneistoffe erfasst und mittels Radial Arm Water Maze kognitive Fähigkeiten. Risperidon und sein aktiver Metabolit 9-Hydroxyrisperidon waren die stärksten Substrate von P-gp. 10-fach höhere Konzentrationen im Gehirn der P-gp Knockout Mäuse führten zu 10-fach stärkeren Beeinträchtigungen in den pharmakodynamischen Untersuchungen im Vergleich zu Wildtyp Tieren. Amisulprid, Aripiprazol, Dehydroaripiprazol, Desmethylclozapin und Quetiapin konnten ebenfalls als Substrate von P-gp identifiziert werden. Olanzapin, Haloperidol und Clozapin wurden durch P-gp wenig bzw. nicht in ihrer Pharmakokinetik und –dynamik beeinflusst. Da P-gp von Nagern und Menschen nach derzeitiger Kenntnis in ihren Substrateigenschaften weitgehend übereinstimmen, muss bei einer Behandlung von schizophrenen Patienten mit Antipsychotika, die als Substrate von P-gp identifiziert wurden, davon ausgegangen werden, dass eine Veränderung der Expression oder Aktivität von P-gp, genetisch verursacht oder durch Medikamente bedingt, für das Therapieansprechen oder das Auftreten von Nebenwirkungen bedeutsam sind.
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Der Erfolg einer Schizophrenie-Behandlung ist zum größten Teil abhängig vom Ansprechen des Patienten auf seine antipsychotische Medikation. Welches Medikament und welche Dosis bei einem individuellen Patienten wirksam sind, kann derzeit erst nach mehrwöchiger Behandlung beurteilt werden. Ein Grund für variierendes Therapieansprechen sind variable Plasmakonzentrationen der Antipsychotika. Ziel dieser Arbeit war es, zu untersuchen, in wieweit der Therapieerfolg zu einem frühen Zeitpunkt der Behandlung durch objektive Symptomerfassung vorhersagbar ist und welche Faktoren die hohe Variabilität der Antipsychotikaspiegel im Blut beeinflussen. rnEine 18-monatige naturalistische klinische Studie an schizophrenen Patienten wurde durchgeführt, um folgende Fragen zu beantworten: Kann man das Therapieansprechen prädizieren und welche Instrumente sind dafür geeignet? Die Psychopathologie wurde anhand zweier Messskalen (Brief Psychiatric Rating Scale, BPRS und Clinical Global Impressions, CGI) wöchentlich ermittelt, um die Besserung der Krankheitssymptome im Verlauf von 8 Wochen zu bewerten. Therapiebegleitend wurden noch die Serum-Konzentrationen der Antipsychotika gemessen. Objektive Symptomerfassung durch BPRS oder CGI waren als Messinstrumente geeignet, Therapieansprechen vorherzusagen. Bezogen auf den Behandlungsbeginn war eine Verminderung der Symptome hoch prädiktiv für späteres Therapieversagen oder -ansprechen. Eine Verminderung um mehr als 36,5% auf der BPRS Skala in Woche 2 wurde als signifikanter Schwellenwert für Nichtansprechen ermittelt. Patienten, deren Symptombesserung unterhalb des Schwellenwertes lag, hatten eine 11,2-fach höhere Wahrscheinlichkeit, am Ende der Studie nicht auf ihre medikamentöse Therapie anzusprechen als die Patienten, die sich um mindestens 36,5% verbesserten. Andere Faktoren, wie Alter, Geschlecht, Dauer der Erkrankung oder Anzahl der stationären Aufenthalte hatten keinen Einfluss auf die Prädiktion des Therapieansprechens. Therapeutische Antipsychotika-Spiegel übten einen positiven Einfluss auf die Ansprechrate aus. Bei Patienten mit therapeutischen Spiegeln war das Ansprechen rascher und die Ansprechrate größer als unter denjenigen deren Spiegel außerhalb der therapeutisch üblichen Bereiche lag. rnEine wichtige Voraussetzung für den Einsatz von TDM ist das Vorhandensein einer präzisen, reproduzierbaren, zeit- und kostensparenden analytischen Methode zur quantitativen Bestimmung der untersuchten Substanzen. Die Entwicklung und Validierung einer solchen geeigneten Methode wurde für den Nachweis von Haloperidol vorgenommen. Eine HPLC-Methode mit Säulenschaltung erwies sich für TDM geeignet. rnBasierend auf den Ergebnissen der eigenen klinischen Studie zur Response Prädiktion wurde untersucht, welche Faktoren die Variabilität der Pharmakokinetik von Antipsychotika beeinflussen. Die Variabilität der Pharmakokinetik ist ein Grund für fehlendes oder unzureichendes Ansprechen. Es wurde zum einen der Einfluss der galenischen Formulierung auf die Freisetzung und zum anderen der Einfluss von entzündlichen Prozessen auf die Metabolisierung eines Antipsychotikums untersucht. Dazu wurden Patientendaten retrospektiv ausgewertet.rnDie Analyse von 247 Serumspiegeln von Patienten, die mit Paliperidon in OROS®Formulierung, einer neu eingeführten Retardform, behandelt wurden, zeigte, dass die intraindividuelle Variabilität der Talspiegel (Vk) von Paliperidon 35% betrug. Er war damit vergleichbar wie für nicht retardiertes Risperidon 32% (p=n.s.). Die Retardierung hatte demnach keinen Varianz mindernden Effekt auf die Talspiegel des Antipsychotikums. Der Wirkstoff-Konzentrations-Bereich lag bei 21-55 ng/ml und entsprach ebenfalls nahezu dem therapeutischen Bereich von Risperidon (20-60 ng/ml). rnEntzündliche Prozesse können die Metabolisierung von Medikamenten verändern. Dies wurde bisher für Medikamente nachgewiesen, die über CYP1A2 abgebaut werden. Durch die eigene Analyse von 84 Patienten-Serumspiegeln konnte festgestellt werden, dass die Metabolisierung von Quetiapin während eines entzündlichen Prozesses beeinträchtigt war, wahrscheinlich durch Hemmung von CYP3A4. Dies sprach dafür, dass auch Wirkstoffe, die über CYP3A4 abgebaut werden, während eines entzündlichen Prozesses im Körper in ihrer Pharmakokinetik beeinträchtigt sein können. Aus diesem Grund sollte während einer Infektion unter der Therapie mit Quetiapin besonders auf die Nebenwirkungen geachtet werden und der Serumspiegel sollte in dieser Zeit überwacht werden, um den Patienten vor eventuellen Nebenwirkungen oder sogar Intoxikationen zu schützen. rnDie Befunde dieser Arbeit zeigen, dass bei einer Behandlung schizophrener Patienten mit Antipsychotika die Messung der Psychopathologie zur Vorhersage des Therapieansprechens und die Messung der Blutspiegel zur Identifizierung von Faktoren, die die pharmakokinetische Variabilität bedingen, geeignet sind. Objektive Symptomerfassung und Therapeutisches Drug Monitoring sind demnach Instrumente, die für die Steuerung der antipsychotischen Pharmakotherapie genutzt werden sollten.rn
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In den letzten Jahren stieg in Deutschland der Gebrauch bzw. Missbrauch von Opioid-Analgetika zunehmend an. Das entwickelte Verfahren sollte unter Einbeziehung neuer Substanzen möglichst viele verschiedene Opioide und auch ihre pharmakologisch aktiven Stoffwechselprodukte berücksichtigen.rnVor Analyse wurden Blut-, Serum- oder Urinproben mit Phosphatpuffer versetzt und mittels Festphasenextraktion an C18-Säulenmaterial aufgearbeitet. Post-Mortem-Gewebematerial wurde mit isotonischer Kochsalzlösung versetzt, homogenisiert und anschließend durch eine Festphasenextraktion aufgereinigt. Haarproben wurden nach Zerkleinerung mit Methanol unter Ultrabeschallung extrahiert. Die Flüssigchromatographie gekoppelt mit Tandem-Massenspektrometrie (Elektrosprayionisation im positiven Modus) erwies sich als geeignetes Verfahren für die simultane Bestimmung der Opioide in biologischem Probenmaterial (Körperflüssigkeiten, Gewebe und Haaren). Der Multi-Analyt Assay erlaubt die quantitative Analyse von 35 verschiedenen Opioiden. Die Analyten wurden durch eine Phenyl-Hexyl Säule und einen Wasser/Acetonitril Gradienten durch eine UPLC 1290 Infinity gekoppelt mit einem 6490 Triple Quadrupol von Agilent Technologies separiert.rnDie LC/MS Methode zur simultanen Bestimmung von 35 Opioiden in Serum und Haaren wurde nach den Richtlinien der Gesellschaft für Toxikologische und Forensische Chemie (GTFCh) validiert. Im Fall der Serumvalidierung lagen die Nachweisgrenzen zwischen 0.02 und 0.6 ng/ml und die Bestimmungsgrenzen im Bereich von 0.1 bis 2.0 ng/ml. Die Kalibrationskurven waren für die Kalibrationslevel 1 bis 6 linear. Wiederfindungsraten lagen für alle Verbindungen zwischen 51 und 88 %, außer für Alfentanil, Bisnortiliidn, Pethidin und Morphin-3-Glucuronid. Der Matrixeffekt lag zwischen 86 % (Ethylmorphin) und 105 % (Desomorphin). Für fast alle Analyten konnten akzeptable Werte bei der Bestimmung der Genauigkeit und Richtigkeit nach den Richtlinien der GTFCh erhalten werden. Im Fall der Validierung der Haarproben lagen die Nachweisgrenzen zwischen 0.004 und 0.6 ng/Probe und die Bestimmungsgrenzen zwischen 0.1 ng/Probe und 2.0 ng/Probe. Für die Kalibrationslevel 1 bis 6 waren alle Kalibrationsgeraden linear. Die Wiederfindungsraten lagen für die Opioide im Bereich von 73.5 % (Morphin-6-Glucuronid) und 114.1 % (Hydrocodon). Die Werte für die Bestimmung der Richtigkeit lagen zwischen - 6.6 % (Methadon) und + 11.7 % (Pholcodin). Präzisionsdaten wurden zwischen 1.0 % für Dextromethorphan und 11.5 % für Methadon ermittelt. Die Kriterien der GTFCh konnten bei Ermittlung des Matrixeffekts für alle Substanzen erfüllt werden, außer für 6-Monoacetylmorphin, Bisnortilidin, Meperidin, Methadon, Morphin-3-glucuronid, Morphin-6-glucuronid, Normeperidin, Nortilidin und Tramadol.rnZum Test des Verfahrens an authentischem Probenmaterial wurden 206 Proben von Körperflüssigkeiten mit Hilfe der simultanen LC/MS Screening Methode untersucht. Über 150 Proben wurden im Rahmen von forensisch-toxikologischen Untersuchungen am Instituts für Rechtsmedizin Mainz analysiert. Dabei konnten 23 der 35 Opioide in den realen Proben nachgewiesen werden. Zur Untersuchung der Pharmakokinetik von Opioiden bei Patienten der anästhesiologischen Intensivstation mit Sepsis wurden über 50 Blutproben untersucht. Den Patienten wurde im Rahmen einer klinischen Studie einmal täglich vier Tage lang Blut abgenommen. In den Serumproben wurde hauptsächlich Sufentanil (0.2 – 0.8 ng/ml in 58 Fällen) und Piritramid (0.4 – 11 ng/ml in 56 Fällen) gefunden. Außerdem wurden die Proben von Körperflüssigkeiten und Gewebe von 13 verschiedenen Autopsiefällen mit Hilfe des Multi-Analyt Assays auf Opioide untersucht.rnIn einem zweiten Schritt wurde die Extraktions- und Messmethode zur Quantifizierung der 35 Opioide am Forensic Medicine Center in Ho Chi Minh City (Vietnam) etabliert. Insgesamt wurden 85 Herzblutproben von Obduktionsfällen mit Verdacht auf Opiatintoxikation näher untersucht. Der überwiegende Teil der untersuchten Fälle konnte auf eine Heroin- bzw. Morphin-Vergiftung zurückgeführt werden. Morphin wurde in 68 Fällen im Konzentrationsbereich 1.7 – 1400 ng/ml und der Heroinmetabolit 6-Monoactetylmorphin in 34 Fällen (0.3 – 160 ng/ml) nachgewiesen werden.rnSchließlich wurden noch 15 Haarproben von Patienten einer psychiatrischen Klinik, die illegale Rauschmittel konsumiert hatten, mit Hilfe der simultanen Opioid-LC/MS Screeningmethode gemessen. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden mit früheren Auswertungen von gaschromatographischen Analysen verglichen. Es zeigte sich eine weitgehende Übereinstimmung der Untersuchungsergebnisse für die Opioide 6-Monoacetylmorphin, Morphin, Codein, Dihydrocodein und Methadon. Mit der LC/MS Methode konnten weitere Substanzen, wie zum Beispiel Bisnortilidin, Dextromethorphan und Tramadol in den Haarproben gefunden werden, die bislang nicht entdeckt worden waren.rn
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Phosphatidylethanol (PEth) is an abnormal phospholipid carrying two fatty acid chains. It is only formed in the presence of ethanol via the action of phospholipase D (PLD). Its use as a biomarker for alcohol consumption is currently under investigation. Previous methods for the analysis of PEth included high-performance liquid chromatography (HPLC) coupled to an evaporative light scattering detector (ELSD), which is unspecific for the different homologues--improved methods are now based on time of flight mass spectrometry (TOF-MS) and tandem mass spectrometry (MS/MS). The intention of this work was to identify as many homologues of PEth as possible. A screening procedure using multiple-reaction monitoring (MRM) for the identified homologues has subsequently been established. For our investigations, autopsy blood samples collected from heavy drinkers were used. Phosphatidylpropanol 16:0/18:1 (internal standard) was added to the blood samples prior to liquid-liquid extraction using borate buffer (pH 9), 2-propanol and n-hexane. After evaporation, the samples were redissolved in the mobile phase and injected into the LC-MS/MS system. Compounds were separated on a Luna Phenyl Hexyl column (50 mm x 2 mm, 3 microm) by gradient elution, using 2 mM ammonium acetate and methanol/acetone (95/5; v/v). A total of 48 homologues of PEth could be identified by using precursor ion and enhanced product ion scans (EPI).
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The chemotherapeutic drug 5-fluorouracil (5-FU) is widely used for treating solid tumors. Response to 5-FU treatment is variable with 10-30% of patients experiencing serious toxicity partly explained by reduced activity of dihydropyrimidine dehydrogenase (DPD). DPD converts endogenous uracil (U) into 5,6-dihydrouracil (UH(2) ), and analogously, 5-FU into 5-fluoro-5,6-dihydrouracil (5-FUH(2) ). Combined quantification of U and UH(2) with 5-FU and 5-FUH(2) may provide a pre-therapeutic assessment of DPD activity and further guide drug dosing during therapy. Here, we report the development of a liquid chromatography-tandem mass spectrometry assay for simultaneous quantification of U, UH(2) , 5-FU and 5-FUH(2) in human plasma. Samples were prepared by liquid-liquid extraction with 10:1 ethyl acetate-2-propanol (v/v). The evaporated samples were reconstituted in 0.1% formic acid and 10 μL aliquots were injected into the HPLC system. Analyte separation was achieved on an Atlantis dC(18) column with a mobile phase consisting of 1.0 mm ammonium acetate, 0.5 mm formic acid and 3.3% methanol. Positively ionized analytes were detected by multiple reaction monitoring. The analytical response was linear in the range 0.01-10 μm for U, 0.1-10 μm for UH(2) , 0.1-75 μm for 5-FU and 0.75-75 μm for 5-FUH(2) , covering the expected concentration ranges in plasma. The method was validated following the FDA guidelines and applied to clinical samples obtained from ten 5-FU-treated colorectal cancer patients. The present method merges the analysis of 5-FU pharmacokinetics and DPD activity into a single assay representing a valuable tool to improve the efficacy and safety of 5-FU-based chemotherapy.
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In recent years, growing attention has been devoted to the use of lignocellulosic biomass as a feedstock to produce renewable carbohydrates as a source of energy products, including liquid alternatives to fossil fuels. The benefits of developing woody biomass to ethanol technology are to increase the long-term national energy security, reduce fossil energy consumption, lower greenhouse gas emissions, use renewable rather than depletable resources, and create local jobs. Currently, research is driven by the need to reduce the cost of biomass-ethanol production. One of the preferred methods is to thermochemically pretreat the biomass material and subsequently, enzymatically hydrolyze the pretreated material to fermentable sugars that can then be converted to ethanol using specialized microorganisms. The goals of pretreatment are to remove the hemicellulose fraction from other biomass components, reduce bioconversion time, enhance enzymatic conversion of the cellulose fraction, and, hopefully, obtain a higher ethanol yield. The primary goal of this research is to obtain kinetic detailed data for dilute acid hydrolysis for several timber species from the Upper Peninsula of Michigan and switchgrass. These results will be used to identify optimum reaction conditions to maximize production of fermentable sugars and minimize production of non-fermentable byproducts. The structural carbohydrate analysis of the biomass species used in this project was performed using the procedure proposed by National Renewable Energy Laboratory (NREL). Subsequently, dilute acid-catalyzed hydrolysis of biomass, including aspen, basswood, balsam, red maple, and switchgrass, was studied at various temperatures, acid concentrations, and particle sizes in a 1-L well-mixed batch reactor (Parr Instruments, ii Model 4571). 25 g of biomass and 500 mL of diluted acid solution were added into a 1-L glass liner, and then put into the reactor. During the experiment, 5 mL samples were taken starting at 100°C at 3 min intervals until reaching the targeted temperature (160, 175, or 190°C), followed by 4 samples after achieving the desired temperature. The collected samples were then cooled in an ice bath immediately to stop the reaction. The cooled samples were filtered using 0.2 μm MILLIPORE membrane filter to remove suspended solids. The filtered samples were then analyzed using High Performance Liquid Chromatography (HPLC) with a Bio-Rad Aminex HPX-87P column, and refractive index detection to measure monomeric and polymeric sugars plus degradation byproducts. A first order reaction model was assumed and the kinetic parameters such as activation energy and pre-exponential factor from Arrhenius equation were obtained from a match between the model and experimental data. The reaction temperature increases linearly after 40 minutes during experiments. Xylose and other sugars were formed from hemicellulose hydrolysis over this heat up period until a maximum concentration was reached at the time near when the targeted temperature was reached. However, negligible amount of xylose byproducts and small concentrations of other soluble sugars, such as mannose, arabinose, and galactose were detected during this initial heat up period. Very little cellulose hydrolysis yielding glucose was observed during the initial heat up period. On the other hand, later in the reaction during the constant temperature period xylose was degraded to furfural. Glucose production from cellulose was increased during this constant temperature period at later time points in the reaction. The kinetic coefficient governing the generation of xylose from hemicellulose and the generation of furfural from xylose presented a coherent dependence on both temperature and acid concentration. However, no effect was observed in the particle size. There were three types of biomass used in this project; hardwood (aspen, basswood, and red maple), softwood (balsam), and a herbaceous crop (switchgrass). The activation energies and the pre-exponential factors of the timber species and switchgrass were in a range of 49 - 180 kJ/mol and from 7.5x104 - 2.6x1020 min-1, respectively, for the xylose formation model. In addition, for xylose degradation, the activation energies and the preexponential factors ranged from 130 - 170 kJ/mol and from 6.8x1013 - 3.7x1017 min-1, respectively. The results compare favorably with the literature values given by Ranganathan et al, 1985. Overall, up to 92 % of the xylose was able to generate from the dilute acid hydrolysis in this project.
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One gram of onion added to the food of rats inhibits significantly (p < 0.05) bone resorption as assessed by the urinary excretion of tritium released from bone of 9-week-old rats prelabeled with tritiated tetracycline from weeks 1 to 6. To isolate and identify the bone resorption inhibiting compound from onion, onion powder was extracted and the extract fractionated by column chromatography and medium-pressure liquid chromatography. A single active peak was finally obtained by semipreparative high-performance liquid chromatography. The biological activity of the various fractions was tested in vitro on the activity of osteoclasts to form resorption pits on a mineralized substrate. Medium, containing the various fractions or the pure compound, was added to osteoclasts of new-born rats settled on ivory slices. After 24 h of incubation, the tartrate-resistant acid phosphatase positive multinucleated cells, that is, osteoclasts, were counted. Subsequently, the number of resorption pits was determined. Activity was calculated as the ratio of resorption pits/osteoclasts and was compared to a negative control, that is, medium containing 10% fetal bovine serum only and to calcitonin (10(-12) M) as a positive control. Finally, a single peak inhibited osteoclast activity significantly (p < 0.05). The structure of this compound was elucidated with high-performance liquid chromatography-electrospray ionization-mass spectrometry, time-of-flight electrospray ionization mass spectrometry, and nuclear magnetic resonance spectroscopy. The single peak was identified as gamma-L-glutamyl-trans-S-1-propenyl-L-cysteine sulfoxide (GPCS). It has a molecular mass of 306 Da and inhibits dose-dependently the resorption activity of osteoclasts, the minimal effective dose being approximately 2 mM. As no other peak displayed inhibitory activity, it likely is responsible for the effect of onion on bone resorption.
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In this study, the development of a new sensitive method for the analysis of alpha-dicarbonyls glyoxal (G) and methylglyoxal (MG) in environmental ice and snow is presented. Stir bar sorptive extraction with in situ derivatization and liquid desorption (SBSE-LD) was used for sample extraction, enrichment, and derivatization. Measurements were carried out using high-performance liquid chromatography coupled to electrospray ionization tandem mass spectrometry (HPLC-ESI-MS/MS). As part of the method development, SBSE-LD parameters such as extraction time, derivatization reagent, desorption time and solvent, and the effect of NaCl addition on the SBSE efficiency as well as measurement parameters of HPLC-ESI-MS/MS were evaluated. Calibration was performed in the range of 1–60 ng/mL using spiked ultrapure water samples, thus incorporating the complete SBSE and derivatization process. 4-Fluorobenzaldehyde was applied as internal standard. Inter-batch precision was <12 % RSD. Recoveries were determined by means of spiked snow samples and were 78.9 ± 5.6 % for G and 82.7 ± 7.5 % for MG, respectively. Instrumental detection limits of 0.242 and 0.213 ng/mL for G and MG were achieved using the multiple reaction monitoring mode. Relative detection limits referred to a sample volume of 15 mL were 0.016 ng/mL for G and 0.014 ng/mL for MG. The optimized method was applied for the analysis of snow samples from Mount Hohenpeissenberg (close to the Meteorological Observatory Hohenpeissenberg, Germany) and samples from an ice core from Upper Grenzgletscher (Monte Rosa massif, Switzerland). Resulting concentrations were 0.085–16.3 ng/mL for G and 0.126–3.6 ng/mL for MG. Concentrations of G and MG in snow were 1–2 orders of magnitude higher than in ice core samples. The described method represents a simple, green, and sensitive analytical approach to measure G and MG in aqueous environmental samples.
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Two sets of mass spectrometry-based methods were developed specifically for the in vivo study of extracellular neuropeptide biochemistry. First, an integrated micro-concentration/desalting/matrix-addition device was constructed for matrix-assisted laser desorption ionization mass spectrometry (MALDI MS) to achieve attomole sensitivity for microdialysis samples. Second, capillary electrophoresis (CE) was incorporated into the above micro-liquid chromatography (LC) and MALDI MS system to provide two-dimensional separation and identification (i.e. electrophoretic mobility and molecular mass) for the analysis of complex mixtures. The latter technique includes two parts of instrumentation: (1) the coupling of a preconcentration LC column to the inlet of a CE capillary, and (2) the utilization of a matrix-precoated membrane target for continuous CE effluent deposition and for automatic MALDI MS analysis (imaging) of the CE track.^ Initial in vivo data reveals a carboxypeptidase A (CPA) activity in rat brain involved in extracellular neurotensin metabolism. Benzylsuccinic acid, a CPA inhibitor, inhibited neurotensin metabolite NT1-12 formation by 70%, while inhibitors of other major extracellular peptide metabolizing enzymes increased NT1-12 formation. CPA activity has not been observed in previous in vitro experiments. Next, the validity of the methodology was demonstrated in the detection and structural elucidation of an endogenous neuropeptide, (L)VV-hemorphin-7, in rat brain upon ATP stimulation. Finally, the combined micro-LC/CE/MALDI MS was used in the in vivo metabolic study of peptide E, a mu-selective opioid peptide with 25 amino acid residues. Profiles of 88 metabolites were obtained, their identity being determined by their mass-to-charge ratio and electrophoretic mobility. The results indicate that there are several primary cleavage sites in vivo for peptide E in the release of its enkephalin-containing fragments. ^
Resumo:
In search of a meaningful stress indicator for Fucus vesiculosus we found that the often used quantitative determination procedures for the polysaccharide laminarin (beta-1,3-glucan) result in different kind of problems, uncertainties and limitations. This chemical long-term storage form of carbon enables perennial brown algae in seasonally fluctuating ecosystems to uncouple growth from photosynthesis. Because of this high ecological relevance a reliable and precise method for determination and quantification of laminarin is needed. Therefore, a simple, cold water extraction method coupled to a new quantitative liquid chromatography-mass spectrometrical method (LC-MS) was developed. Laminarin was determined in nine out of twelve brown algal species, and its expected typical molar mass distribution of 2000-7000 Da was confirmed. Furthermore, laminarin consisted of a complex mixture of different chemical forms, since fifteen chemical laminarin species with distinct molecular weights were measured in nine species of brown algae. Laminarin concentrations in the algal tissues ranged from 0.03 to 0.86% dry weight (DW). The direct chemical characterization and quantification of laminarin by LC-MS represents a powerful method to verify the biochemical and ecological importance of laminarin for brown algae. Single individuals of Laminaria hyperborea, L. digitata, Saccharina latissima, F. serratus, F. vesiculosus, F. spiralis, Himanthalia elongata, Cystoseira tamariscifolia, Pelvetia canaliculata, Ascophyllum nodosum, Halidrys siliquosa and Dictyota dichotoma were collected in fall (18.11.2013) during spring low tide from the shore of Finavarra, Co. Clare, west coast of Ireland (53° 09' 25'' N, 09° 06' 58'' W). After sampling, the different algae were immediately transported to the lab, lyophilized and sent to the University of Rostock. Laminarin was extracted with cold ultrapure water from the algal samples. Before extraction they were ground to < 1 mm grain size with an analytical mill (Ika MF 10 Basic). The algal material (approx. 1.5 g DW) was extracted in ultrapure water (8 mL) on a shaker (250 rpm) for 5 h. After the addition of surplus ultrapure water (4 mL) and shaking manually, 1 mL of the sample was filter centrifuged (45 µm) at 14,000 rpm (Hettich Mikro 22 R). The slightly viscous supernatant was free of suspended material and converted into a microvial (300 µL) for further analysis. The extracts were analyzed using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analysis (LTQ Velos Pro ion trap spectrometer with Accela HPLC, Thermo Scientific). Laminarin species were separated on a KinetexTM column (2.6 µm C18, 150 x 3 mm). The mobile phase was 90 % ultrapure water and 10 % acetonitrile, run isocratically at a flow rate of 0.2 mL min-1. MS was working in ESI negative ion mode in a mass range of 100 - 4000 amu. Glucose contents were determined after extraction using high-performance liquid chromatography (HPLC). Extracted samples were analyzed in an HPLC (SmartLine, Knauer GmbH) equipped with a SUPELCOGELTM Ca column (30 x 7,8 mm without preColumn) and RI-detector (S2300 PDA S2800). Water was used as eluent at a flow rate of 0.8 mL min-1 at 75 °C. Glucose was quantified by comparison of the retention time and peak area with standard solutions using ChromGate software. Mannitol was extracted from three subsamples of 10-20 mg powdered alga material (L. hyperborea, L. digitata, S. latissima, F. serratus, F. vesiculosus, F. spiralis, H. elongata, P. canaliculata, A. nodosum, H. siliquosa) and quantified, following the HPLC method described by Karsten et al. (1991). For analyzing carbon and nitrogen contents, dried algal material was ground to powder and three subsamples of 2 mg from each alga thalli were loaded and packed into tin cartridges (6×6×12 mm). The packages were combusted at 950 °C and the absolute contents of C and N were automatically quantified in an elemental analyzer (Elementar Vario EL III, Germany) using acetanilide as standard according to Verardo et al. (1990).