Développement de méthodes analytiques pour la détection et la quantification de traces de produits pharmaceutiques dans les eaux du fleuve Saint Laurent

Le présent projet vise à documenter la nécessité d’augmenter notre connaissance de la présence des contaminants organiques tels que les médicaments dans l’environnement et d’évaluer leur devenir environnemental. On a étudié la présence de composés pharmaceutiques dans différents échantillons d'eau. On a focalisé nos efforts spécialement sur les échantillons d'eau de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et ses effluents, les eaux de surface avoisinantes et l’eau du robinet dans la région de Montréal. Pour ce faire, on a tout d’abord développé deux méthodes analytiques automatisées basées sur la chromatographie liquide avec extraction en phase solide (SPE) couplée à la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). On a également étudié les performances des trois techniques d'ionisation à pression atmosphérique (API), pour ensuite les utiliser dans la méthode analytique développée. On a démontré que l'ionisation par électronébulisation (ESI) est une méthode d'ionisation plus efficace pour l'analyse des contaminants pharmaceutiques dans des échantillons de matrices très complexes comme les eaux usées. Une première méthode analytique SPE couplée à la LC-MS/MS a été développée et validée pour l'étude des échantillons complexes provenant de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et des eaux de surface près de l'usine. Cinq médicaments de prescription ont été étudiés: le bézafibrate (un régulateur de lipides), le cyclophosphamide et le méthotrexate (deux agents anticancéreux), l'orlistat (un agent anti-obésité) et l’énalapril (utilisé dans le traitement de l'hypertension). La plupart de ces drogues sont excrétées par le corps humain et rejetées dans les eaux usées domestiques en faisant par la suite leur chemin vers les usines municipales de traitement des eaux usées. On a pu démontrer qu'il y a un faible taux d’élimination à l'usine d'épuration pour le bézafibrate et l'énalapril. Ces deux composés ont aussi été détectés dans les eaux de surface sur un site à proximité immédiate de la décharge de l’effluent de la station d'épuration. i En observant la nécessité de l'amélioration des limites de détection de la première méthode analytique, une deuxième méthode a été développée. Pour la deuxième méthode, un total de 14 contaminants organiques, incluant trois agents anti-infectieux (clarithromycin, sulfaméthoxazole et triméthoprime), un anticonvulsant (carbamazépine) et son produit de dégradation (10,11-dihydrocarbamazépine), l'agent antihypertensif (enalapril), deux antinéoplastiques utilisés en chimiothérapie (cyclophosphamide et méthotrexate), des herbicides (atrazine, cyanazine, et simazine) et deux produits de transformation de l’atrazine (deséthylatrazine et déisopropylatrazine) ainsi qu’un agent antiseptique (triclocarban). Ces produits ont été quantifiés dans les eaux de surface ainsi que dans l’eau du robinet. L'amélioration des limites de détection pour cette méthode a été possible grâce à la charge d'un volume d'échantillon supérieur à celui utilisé dans la première méthode (10 mL vs 1 mL). D'autres techniques de confirmation, telles que les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle et la mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol, ont été explorées. L'utilisation d'un analyseur de masse à temps d’envol a permis la confirmation de 6 des 14 analytes. Finalement, étant donné leur haute toxicité et pour évaluer leur persistance et leur transformation au niveau du traitement des eaux potables, la cinétique d'oxydation du cyclophosphamide et de méthotrexate avec l'ozone moléculaire et des radicaux OH a été étudiée. Les constantes de dégradation avec l'ozone moléculaire ont été calculées et la qualité de l'eau après traitement a pu être évaluée. Le rendement du processus d'ozonation a été amélioré pour la cyclophosphamide dans les eaux naturelles, en raison de la combinaison de réactions directes et indirectes. Cette étude a montré que l'ozone est très efficace pour oxyder le méthotrexate mais que le cyclophosphamide serait trop lent à s’oxyder pour un traitement efficace aux conditions usuelles de traitement de l’eau potable.

Développement d’une nouvelle méthode d’analyse multi-résidus par LDTD/APCI-MS/MS pour la quantification de pesticides et de produits pharmaceutiques dans les eaux usées

Une nouvelle méthode d'extraction en phase solide (SPE) couplée à une technique d'analyse ultrarapide a été développée pour la détermination simultanée de neuf contaminants émergents (l'atrazine, le déséthylatrazine, le 17(béta)-estradiol, l'éthynylestradiol, la noréthindrone, la caféine, la carbamazépine, le diclofénac et le sulfaméthoxazole) provenant de différentes classes thérapeutiques et présents dans les eaux usées. La pré-concentration et la purification des échantillons a été réalisée avec une cartouche SPE en mode mixte (Strata ABW) ayant à la fois des propriétés échangeuses de cations et d'anions suivie d'une analyse par une désorption thermique par diode laser/ionisation chimique à pression atmosphérique couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LDTD-APCI-MS/MS). La LDTD est une nouvelle méthode d'introduction d'échantillon qui réduit le temps total d'analyse à moins de 15 secondes par rapport à plusieurs minutes avec la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem traditionnelle (LC-MS/MS). Plusieurs paramètres SPE ont été évalués dans le but d'optimiser l'efficacité de récupération lors de l'extraction des analytes provenant des eaux usées, tels que la nature de la phase stationnaire, le débit de chargement, le pH d'extraction, le volume et la composition de la solution de lavage et le volume de l'échantillon initial. Cette nouvelle méthode a été appliquée avec succès à de vrais échantillons d'eaux usées provenant d'un réservoir de décantation primaire. Le recouvrement des composés ciblés provenant des eaux usées a été de 78 à 106%, la limite de détection a été de 30 à 122 ng L-1, alors que la limite de quantification a été de 88 à 370 ng L-1. Les courbes d'étalonnage dans les matrices d'eaux usées ont montré une bonne linéarité (R2 > 0,991) pour les analytes cibles ainsi qu’une précision avec un coefficient de variance inférieure à 15%.

Proteomic analysis of the site specificity of glycation and carboxymethylation of ribonuclease

Proteomic analysis using electrospray liquid chromatography-mass spectrometry (ESI-LC-MS) has been used to compare the sites of glycation (Amadori adduct formation) and carboxymethylation of RNase and to assess the role of the Amadori adduct in the formation of the advanced glycation end-product (AGE), N-is an element of-(carboxymethyl)lysine (CIVIL). RNase (13.7 mg/mL, 1 mM) was incubated with glucose (0.4 M) at 37 degreesC for 14 days in phosphate buffer (0.2 M, pH 7.4) under air. On the basis of ESI-LC-MS of tryptic peptides, the major sites of glycation of RNase were, in order, K41, K7, K1, and K37. Three of these, in order, K41, K7, and K37 were also the major sites of CIVIL formation. In other experiments, RNase was incubated under anaerobic conditions (1 mM DTPA, N-2 purged) to form Amadori-modified protein, which was then incubated under aerobic conditions to allow AGE formation. Again, the major sites of glycation were, in order, K41, K7, K1, and K37 and the major sites of carboxymethylation were K41, K7, and K37. RNase was also incubated with 1-5 mM glyoxal, substantially more than is formed by autoxidation of glucose under experimental conditions, but there was only trace modification of lysine residues, primarily at K41. We conclude the following: (1) that the primary route to formation of CIVIL is by autoxidation of Amadori adducts on protein, rather than by glyoxal generated on autoxidation of glucose; and (2) that carboxymethylation, like glycation, is a site-specific modification of protein affected by neighboring amino acids and bound ligands, such as phosphate or phosphorylated compounds. Even when the overall extent of protein modification is low, localization of a high proportion of the modifications at a few reactive sites might have important implications for understanding losses in protein functionality in aging and diabetes and also for the design of AGE inhibitors.

Identification of metabolites in human hepatic bile using 800 MHz 1H NMR spectroscopy, HPLC-NMR/MS and UPLC-MS

The first application of high field NMR spectroscopy (800 MHz for 1H observation) to human hepatic bile (as opposed to gall bladder bile) is reported. The bile sample used for detailed investigation was from a donor liver with mild fat infiltration, collected during organ retrieval prior to transplantation. In addition, to focus on the detection of bile acids in particular, a bile extract was analysed by 800 MHz 1H NMR spectroscopy, HPLC-NMR/MS and UPLC-MS. In the whole bile sample, 40 compounds have been assigned with the aid of two-dimensional 1H–1H TOCSY and 1H–13C HSQC spectra. These include phosphatidylcholine, 14 amino acids, 10 organic acids, 4 carbohydrates and polyols (glucose, glucuronate, glycerol and myo-inositol), choline, phosphocholine, betaine, trimethylamine-N-oxide and other small molecules. An initial NMR-based assessment of the concentration range of some key metabolites has been made. Some observed chemical shifts differ from expected database values, probably due to a difference in bulk diamagnetic susceptibility. The NMR spectra of the whole extract gave identification of the major bile acids (cholic, deoxycholic and chenodeoxycholic), but the glycine and taurine conjugates of a given bile acid could not be distinguished. However, this was achieved by HPLC-NMR/MS, which enabled the separation and identification of ten conjugated bile acids with relative abundances varying from approximately 0.1% (taurolithocholic acid) to 34.0% (glycocholic acid), of which, only the five most abundant acids could be detected by NMR, including the isomers glycodeoxycholic acid and glycochenodeoxycholic acid, which are difficult to distinguish by conventional LC-MS analysis. In a separate experiment, the use of UPLC-MS allowed the detection and identification of 13 bile acids. This work has shown the complementary potential of NMR spectroscopy, MS and hyphenated NMR/MS for elucidating the complex metabolic profile of human hepatic bile. This will be useful baseline information in ongoing studies of liver excretory function and organ transplantation.

Ni una más!. El derecho a vivir una vida libre de violencia en América Latina y el Caribe

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Cambio estructural, conductas tecnológicas y empleo: el tránsito hacia un estudio más complejo de las TIC en la Argentina

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Los objetivos de desarrollo del milenio y los desafíos para América Latina y el Caribe para avanzar en mayor bienestar, mejor capital humano y más igualdad de oportunidades

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Incentivos agrícolas, crecimiento y pobreza en América Latina y el Caribe: evidencia de corte transversal para el período 1960-2005. ¿La liberalización comercial incrementó los ingresos de los más pobres?

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Las prácticas de herencia de tierras agrícolas: ¿una razón de más para el éxodo de la juventud?

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Estados Unidos: ¿Una nueva economía, o más de lo mismo?

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Desafíos y propuestas para la implementación más efectiva de instrumentos económicos en la gestión ambiental de América Latina y el Caribe. Estudios de caso: Brasil, Subregión Caribe, Chile, Colombia, Guatemala, México, Venezuela

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