A new ultrasonic signal amplification method for detection bacteria

A new method is presented that increases the sensitivity of ultrasound-based techniques for detection of bacteria. The technique was developed for the detection of catalase-positive microorganisms. It uses a bubble trapping medium containing hydrogen peroxide that is mixed with the sample for microbiological evaluation. The enzyme catalase is present in catalase-positive bacteria, which induces a rapid hydrolysis of hydrogen peroxide, forming bubbles which remain in the medium. This reaction results in the amplification of the mechanical changes that the microorganisms produce in the medium. The effect can be detected by means of ultrasonic wave amplitude continuous measurement since the bubbles increase the ultrasonic attenuation significantly. It is shown that microorganism concentrations of the order of 105 cells ml−1 can be detected using this method. This allows an improvement of three orders of magnitude in the ultrasonic detection threshold of microorganisms in conventional culture media, and is competitive with modern rapid microbiological methods. It can also be used for the characterization of the enzymatic activity.

Parkinson disease: A new link between monoamine oxidase and mitochondrial electron flow

Two factors that contribute to the progression of Parkinson disease are a brain defect in mitochondrial respiration and the generation of hydrogen peroxide (H2O2) by monoamine oxidase (MAO). Here we show that the two are linked. Metabolism of the neurotransmitter dopamine, or other monoamines (benzylamine, tyramine), by intact rat brain mitochondria suppresses pyruvate- and succinate-dependent electron transport. MAO inhibitors prevent this action. Mitochondrial damage is also reversed during electron flow. A probable explanation is that MAO-generated H2O2 oxidizes glutathione to glutathione disulfide (GSSG), which undergoes thiol-disulfide interchange to form protein mixed disulfides, thereby interfering reversibly with thiol-dependent enzymatic function. In agreement with this premise, direct addition of GSSG to mitochondria resulted in similar reversible inhibition of electron transport. In addition, the monoamines induced an elevation in protein mixed disulfides within mitochondria. These observations imply that (i) heightened activity and metabolism of neurotransmitter by monoamine neurons may affect neuronal function, and (ii) apparent defects in mitochondrial respiration associated with Parkinson disease may reflect, in part, an established increase in dopamine turnover. The experimental results also target mitochondrial repair mechanisms for further investigation and may, in time, lead to newer forms of therapy.

Methionine residues as endogenous antioxidants in proteins

Cysteine and methionine are the two sulfur-containing residues normally found in proteins. Cysteine residues function in the catalytic cycle of many enzymes, and they can form disulfide bonds that contribute to protein structure. In contrast, the specific functions of methionine residues are not known. We propose that methionine residues constitute an important antioxidant defense mechanism. A variety of oxidants react readily with methionine to form methionine sulfoxide, and surface exposed methionine residues create an extremely high concentration of reactant, available as an efficient oxidant scavenger. Reduction back to methionine by methionine sulfoxide reductases would allow the antioxidant system to function catalytically. The effect of hydrogen peroxide exposure upon glutamine synthetase from Escherichia coli was studied as an in vitro model system. Eight of the 16 methionine residues could be oxidized with little effect on catalytic activity of the enzyme. The oxidizable methionine residues were found to be relatively surface exposed, whereas the intact residues were generally buried within the core of the protein. Furthermore, the susceptible residues were physically arranged in an array that guarded the entrance to the active site.

Análise in vitro da expressão de genes de resposta a estresse oxidativo e osmótico da bactéria fastidiosa Leifsonia xyli subsp. xyli

Atualmente, o Brasil é o maior produtor de cana-de-açúcar (Saccharum ssp.), no qual o estado de São Paulo é responsável por mais de 50% da produção. Esta cultura é hospedeira de diversos patógenos que podem limitar sua produção, dentre os quais se destaca a bactéria Leifsonia xyli subsp. xyli (Lxx), agente causal do raquitismo da soqueira (ratoon stunting disease - RSD). Pouco se sabe sobre a fisiologia deste organismo e quais as estratégias utilizadas por este para colonizar seu hospedeiro. No entanto, sabemos que para infectar e colonizar seus hospedeiros, é necessário que bactérias parasíticas superem estresses de diversas naturezas impostas durante estes processos, como os estresses oxidativo e o osmótico. Neste contexto, os objetivos deste trabalho foram identificar in silico e analisar a expressão in vitro, por qPCR, de genes relacionados a estes dois estresses. Uma análise da sequência do genoma de Lxx identificou 35 genes, sendo 8 relacionados ao estresse oxidativo, 9 relacionados ao estresse osmótico e 11 relacionados a estresse gerais, incluindo um cluster de 6 genes envolvidos na síntese de carotenoides. A expressão destes foi avaliada 60 minutos após exposição a 30mM de H2O2 ou 7% (p/v) de polietilenoglicol 6000 (PEG 6000). Sete genes foram avaliados como normalizadores das reações de qPCR. A quantificação do grau de peroxidação lipídica indicou que ambos os tratamentos resultaram em sensível peroxidação, muito embora o efeito do tratamento com PEG 6000 tenha sido maior do que o tratamento com H2O2. A exposição ao H2O2 aumentou a expressão dos genes katA (catalase), sodA (superóxido dismutase), msrA (Sulfóxido de metionina redutase) e msrB (Sulfóxido de metionina redutase) bem como de todos os genes responsáveis pela síntese de carotenoides. Por outro lado, todos os genes relacionados ao estresse osmótico foram menos expressos na presença deste composto. Já quando a bactéria foi exposta a PEG 6000, o oposto ocorreu, ou seja, os genes relacionados ao estresse osmótico, que são otsA (Trealose-6-fosfato sintase), otsB (Trealose fosfatase), treY (Malto-oligosil trealose sintase), treZ (Malto-oligosil trealose trealoidrolase), treS (Trealose sintase), proX (Proteína de ligamento em substrato, tipo ABC glicina betaína transportadora), proW (Proteína permease, tipo ABC glicina betaína transportadora), proZ (Proteína permease, tipo ABC glicina betaína transportadora) e Naggn (Amidotransferase), além dos genes do cluster carotenoide, foram mais expressos, ao passo que alguns dos genes ligados à resposta ao estresse oxidativo foram menos expressos. Verificou-se também, através de PCR convencional utilizando primers para amplificar as regiões entre os genes carotenoides, que estes são expressos como um RNA policistrônico, constituindo assim um operon. Estes resultados validam predições anteriores baseadas na análise in silico da sequência do genoma de Lxx, confirmando que Lxx possui mecanismos responsivos aos estresses osmótico e oxidativo aos quais é submetida durante o processo de infecção de seu hospedeiro.

Síntese de óxidos metálicos binários suportados em carbono amorfo (printex 6L) para a produção eletroquímica de peróxido de hidrogênio (H2O2)

O presente trabalho visa o estudo da eletrossíntese de H2O2 a partir da reação de redução de oxigênio (RRO) utilizando carbono Printex 6L modificado com óxidos binários compostos de nióbio, molibdênio e paládio, síntetizados pelo método dos precursores poliméricos. A análise dos materiais preparados foi feita a partir de experimentos de análise termogravimétrica (do inglês, TGA), fluorescência de raios X (FRX) e também de difração de raios X (DRX). As temperaturas de síntese foram escolhidas a partir dos resultados de TGA e tendo como temperatura máxima de 400 °C. As análises dos espectros de emissão de FRX mostraram a eficiência na incorporação dos materiais na matriz de carbono. Experimentos de DRX mostraram a presença de fases cristalinas de MoO2 e Nb2 O5 e PdO, e em comparação aos resultados da técnica de voltametria cíclica, existem pares redox que podem ser associados as transições dos metais nos estados de oxidação de +4 e +5, para molibdênio e nióbio, respectivamente e do estado +2 para o paládio. Nos experimentos de voltametria de varredura linear pode-se observar a tendência de maior geração de H2O2 pelo material com teor de 1% NbMo quando comparado com o carbono Printex 6L, de modo que foram calculadas as eficiências de geração de H2O2 , obtendo um resultado de 55,5% para o modificador de 1% NbMo comparado com 47,4% para o Printex 6L, e também de número de elétrons envolvidos na reação com um valor de 2,9 para o material de 1% e 3,1 para o carbono Printex. As análises das curvas de Koutechy-Levich confirmam os resultados anteriores. Análises em condições reduzidas na síntese orgânica corroboraram a melhor eficiência do material de 1% para o material com nióbio e molibdênio e revelaram a também a melhora eletrocatalítica do carbono quando incorporado com óxidos mistos de nióbio e paládio, sendo o melhor resultado expresso no material contendo 5% de nióbio e paládio, na proporção molar de 95 para 5% de cada elemento, respectivamente.

Degradação de atrazina por processo foto-Fenton monitorado por injeção seqüencial e cromatografia a líquido de alta eficiência

Processos de fotodegradação de compostos orgânicos tóxicos têm sido bastante estudados. Este trabalho trata da aplicação do processo foto-Fenton para a degradação de atrazina em água (composto modelo). O efeito das concentrações dos seguintes compostos foi avaliado: peróxido de hidrogênio (2 a 6 mmol L-1) e ferrioxalato de potássio (0,2 a 1 mmol L-1). Os experimentos foram realizados em um reator com lâmpada UV - 8W (254nm). O processo de fotodegradação foi monitorado por medidas de espectrofotometria de absorção molecular automatizada por injeção seqüencial (SIA) para determinação de peróxido de hidrogênio e por cromatografia a líquido de alta eficiência (CLAE) para determinação de atrazina e metabólitos. Os experimentos demonstram que o processo de foto-Fenton é viável para o tratamento de atrazina em água.

Degradação enzimática de clorofenol em microrreator.

O microrreator faz parte de conjunto de dispositivos de uma nova e promissora tecnologia, que podem ser chamados de micro fabricados, atuante em campos como a da química, biológica, farmacêutica, engenharia química e biotecnologia. Trata-se de um dispositivo que possibilita reação química, tais como os reatores convencionais, mas com dimensões menores, com canais na escala micrométrica. A tecnologia de miniaturização de dispositivos para reações químicas vem se expandindo promovendo uma importante evolução, com microssistemas que abrange dispositivos mais eficazes, com configuração e geometrias específicas e menor consumo de energia, onde reações com elevadas taxas de transporte podem ser usadas para muitas finalidades diferentes, tais como, reações rápidas, mistura, reações sensíveis à temperatura, temperatura de homogeneização, ou até mesmo precipitação de nano partículas. Devido sua escala ser extremamente reduzida em relação à escala macro, oferecem um sistema que permite uma investigação do processo em um curto espaço de tempo, sendo muito útil para o rastreio de substratos, enzimas, condições de reação, bem como a determinação de parâmetros cinéticos. O presente trabalho teve por objetivo estudar a biodegradação enzimática de 2,4,6-Triclorofenol, com a utilização das enzimas Lacase e Soybean Peroxidase em microrreator da Syrris com volume de 250 ?l, que permite o estudo de cinéticas muito rápidas. Para as análises de degradação utilizou-se duas enzimas, a Lacase em concentrações de 0,05; 0,1 e 0,2 mg/ml; e a Soybean Peroxidase em concentrações de 0,0005; 0,001 e 0,002 mg/ml com a adição de Peróxido de Hidrogênio. Através dos ensaios realizados obteve-se dados experimentais da reação enzimática, possibilitando a verificação da taxa inicial de reação e sua cinética. Posteriormente, realizou-se as análises em simulação utilizando os dados experimentais, que através de um sistema de EDOs estimando inicialmente as constantes cinéticas k1, k2 e k3 usando a ferramenta ESTIMA, onde apresentaram duas respostas, uma resposta típica de mínimos quadrados, e a outra resposta que a velocidade inicial, que foi melhor representada pelos parâmetros obtidos. O método empregado na degradação do substrato, o microrreator mostrou-se eficiente, permitindo a detecção de baixo consumo de substrato para a determinação da taxa inicial, em curto tempo de residência. Perante os ensaios realizados com Lacase e Soybean Peroxidase, o microrreator é também um equipamento eficaz na repetitividade e na reprodutibilidade dos dados obtidos em diferentes concentrações.

Estudo da reação de epoxidação do óleo de soja em condição de remoção de calor máxima.

Óleo de soja epoxidado (OSE) é um produto químico há muito tempo utilizado como co-estabilizante e plastificante secundário do poli (cloreto de vinila) (PVC), ou seja, como um material que tem limitações na quantidade máxima que pode ser usada no composto de PVC. A sua aplicação como plastificante primário, ou seja, como o principal elemento plastificante no composto de PVC, e como base para outros plastificantes de fontes renováveis, tem aumentado nos últimos anos, principalmente devido a melhorias de desempenho e à redução do custo do OSE em comparação com plastificantes tradicionais. A reação de epoxidação do óleo de soja é bem conhecida e ocorre em duas fases líquidas, com reações em ambas as fases, e transferência de massa entre as fases. O processo industrial mais utilizado conta com formação in-situ do ácido perfórmico, através da adição gradativa do principal reagente, o peróxido de hidrogênio a uma mistura agitada de ácido fórmico e óleo de soja refinado. Industrialmente, o processo é realizado em batelada, controlando a adição do reagente peróxido de hidrogênio de forma que a geração de calor não ultrapasse a capacidade de resfriamento do sistema. O processo tem um ciclo que pode variar entre 8 e 12 horas para atingir a conversão desejada, fazendo com que a capacidade de produção seja dependente de investimentos relativamente pesados em reatores agitados mecanicamente, que apresentam diversos riscos de segurança. Estudos anteriores não exploram em profundidade algumas potenciais áreas de otimização e redução das limitações dos processos, como a intensificação da transferência de calor, que permite a redução do tempo total de reação. Este trabalho avalia experimentalmente e propõe uma modelagem para a reação de epoxidação do óleo de soja em condições de remoção de calor máxima, o que permite que os reagentes sejam adicionados em sua totalidade no início da reação, simplificando o processo. Um modelo foi ajustado aos dados experimentais. O coeficiente de troca térmica, cuja estimativa teórica pode incorrer em erros significativos, foi calculado a partir de dados empíricos e incluído na modelagem, acrescentando um fator de variabilidade importante em relação aos modelos anteriores. O estudo propõe uma base teórica para potenciais alternativas aos processos adotados atualmente, buscando entender as condições necessárias e viáveis em escala industrial para redução do ciclo da reação, podendo inclusive apoiar potenciais estudos de implementação de um reator contínuo, mais eficiente e seguro, para esse processo.

Biomarkers

Introduction – Why do we need ‘biomarkers? Biomarkers of protein oxidation Introduction Major issues/questions Protein carbonyl biomarkers Biochemistry Methods of measurement Storage, stability and limitations in use Protein thiol biomarkers Biochemistry Methods of measurement Storage, stability and limitations on use Aliphatic amino acid biomarkers Biochemistry Methods of measurement Storage, stability and limitations on use Oxidised Tryptophan Biomarkers Biochemistry Method of measurement Storage, stability and limitations on use Oxidised tyrosine biomarkers Biochemistry Methods of measurement Storage, stability and limitations on use Formation of neoepitopes on oxidised proteins Validation of assays for protein oxidation biomarkers Relationship of protein oxidation to disease Modulation of protein oxidation biomarkers by antioxidants Future perspectives Introduction to lipid peroxidation biomarkers Introduction: biochemistry of lipid peroxidation Malondialdehyde Methods of measurement Storage, stability and limitations on use Conjugated dienes Method of measurement Storage, stability and limitations of use LDL lag phase Method of measurement Storage, stability and limitations of use Hydrocarbon gases Biochemistry Method of measurement Storage, stability and limitations on use Lipofuscin Biochemistry Method of measurement Storage, stability and limitation on use Lipid peroxides Biochemistry Method of measurement Storage, stability and limitations on use Isoprostanes Biochemistry Method of measurement Storage, stability and limitations on use Possible new biomarkers of lipid oxidation Relationship of lipid peroxidation to disease Modulation of lipid peroxidation biomarkers by antioxidants Functional consequences of lipid peroxidation Contribution of dietary intake to lipid peroxidation products Biomarkers of DNA oxidation Introduction Confounding factors Units and terminology Nuclear and mitochondrial DNA damage Lymphocytes as surrogate tissues Measurement of DNA damage with the comet assay Practical details Storage, stability, and limitations of the assay Measurement of DNA base oxidation by HPLC Practical details Storage, stability and limitations of the method Measurement of DNA base oxidation by GC–MS Biochemistry of 8-oxoguanine, adenine and fapy derivatives Methods of measurement Storage, stability and limitations of the method Analysis of guanine oxidation products in urine Method of measurement Limitations and criticisms Immunochemical methods Methods of measurement Storage, stability, and limitations of the assay 32P post-labelling Method of measurement Limitations and criticisms Validation of assays for DNA oxidation Oxo-dGuo in lymphocyte DNA Urinary measurements DNA–aldehyde adducts Biochemistry Method of measurement Products of reactive nitrogen species Endpoints arising from oxidative DNA damage Mutations Chromosome aberrations Micronuclei Site-specific DNA damage Relationship of DNA oxidation to disease Modulation of DNA oxidation biomarkers by antioxidants Direct and indirect effects of oxidative stress: measures of total oxidant/antioxidant levels Visualisation of cellular oxidants Biochemistry: histochemical detection of ROS Method of measurement Limitations, storage and stability Measurement of hydrogen peroxide Biochemistry Methods of measurement Storage, stability and limitations on use Measurement of the ratio of antioxidant/oxidised antioxidant Biochemistry Method of measurement Storage, stability and limitations on use Total antioxidant capacity Biochemistry Terminology Methods of measurement Storage, stability and limitations on use Validation of assays for direct oxidant and antioxidant biomarkers Relationship of oxidant/antioxidant measurement to disease Modulation of oxidant/antioxidant biomarkers by dietary antioxidants Induction of genes in response to oxidative stress Background Measurement of antioxidant responsive genes and proteins Effects of antioxidant intake on the activity of antioxidant enzymes

Free radical reactions in atherosclerosis; An EPR spectrometry study

The copper catalysed oxidation of homocysteine has been studied by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy and spin trapping techniques to determine the nature of free radical species formed under varying experimental conditions. Three radicals; thiyl, alkyl and hydroxyl were detected with hydroxyl being predominant. A reaction mechanism is proposed involving Fenton chemistry. Inclusion of catalase to test for intermediate generation of hydrogen peroxide showed a marked reduction in amount of hydroxyl radical generated. In contrast, the addition of superoxide dismutase showed no significant effect on the level of hydroxyl radical formed. Enhanced radical formation was observed at higher levels of oxygen, an effect which has consequences for differential oxygen levels in arterial and venous systems. Implications are drawn for a higher incidence of atherosclerotic plaque formation in arteries versus veins. © 2006 - IOS Press and the authors. All rights reserved.

Aplicação de agentes remineralizantes sobre o esmalte clareado: eficácia contra o manchamento por café

The aim of this study was to evaluate the influence of remineralizing agents on the susceptibility of enamel cleared by the coffee pigmentation during office bleaching. Fifty bovine incisors were selected and randomly assigned into 5 groups (n = 10) on the basis of remineralizing agents: G1 gel hydrogen peroxide to 35% (control group); G2, hydrogen peroxide gel and a 35% gel 2% neutral fluorine; G3, hydrogen peroxide gel and a 35% nanostructured calcium phosphate gel, G4, hydrogen peroxide gel and a 35% casein fosfoptídia-phosphate and amorphous calcium folder; G5 hydrogen peroxide gel to 35% without mineralizing agent. All groups exception G1 (control group) were subjected to pigmentation soluble coffee according to the manufacturer's guidelines. The samples were immersed in coffee at temperature of 55° C, 1 time a day for 4 minutes. Color changes were performed by Easyshade spectrophotometer at CIE Lab method before and after 3 whitening sessions. Data were analyzed by analysis of variance ANOVA. The results showed statistically significant differences between the remineralizing substances for the parameters L *, a *, b * ΔE (p <0.0001). The L * values for the group G5, and the b * for G2 and G5 groups differed from the control group. After the 3rd whitening session, Fluor's group (G2) and that without mineralizing agent (G5) showed ΔE values less than the control group that did not undergo pigmentation. It was concluded that only the nanoclusters remineralizing agents Phosphopeptides Casein-Amorphous Calcium Phosphate and Calcium Amorphous phosphate were able to reduce the coffee interference whitening efficacy of hydrogen peroxide.

Extração, caracterização e prospecção de atividades farmacológicas de polissacarídeos sulfatados da macroalga verde Caulerpa prolifera

This study aimed to extract, characterize and conduct a prospective analysis of pharmacological activities of sulfated polysaccharides from green seaweed Caulerpa prolifera. Seven fractions (CP-0.3/CP-0.5/CP-0.7/CP-0.9/CP-1.1/CP-1.5/CP-2.0) were obtained from C. prolifera by alkaline proteolysis followed by sequential precipitation in acetone. The physicochemical analyzes indicated that C. prolifera synthesizes a homogalactan (CP-0.9) and different populations of sulfated heteropolysaccharides. In the analysis of anticoagulant activity, all fractions except CP-0.3, influenced the intrinsic coagulation pathway. All fractions showed antioxidant activity in six different assays being more pronounced in hydrogen peroxide scavenging assay, especially CP-0.3, CP-0.7 and CP-0.9 (which obtained 61% of hydrogen peroxide scavenging), in ferric chelation assay (especially CP-0.9 with 56% chelation) and cupric chelation assay (especially CP-2.0 with 78% chelation). With respect to immunomodulatory activity, the presence of CP-0.3, CP-0.7 and CP-0.9 showed an immunogenic potential, increasing the production of nitric oxide (NO) by 48, 142 and 163 times, respectively. Conversely, the NO synthesis fell 73% after the activation of macrophages by LPS, incubated concurrently with CP-2.0. The anti-adipogenic activity of the fractions was also evaluated and CP-1.5 was able to reduce the differentiation of pre-adipocytes (3T3-L1) into adipocytes by 60%, without affecting the cell viability. The fractions CP-0.3, CP-0.5 and CP-0.9 reduced the viability of the HeLa cells (human cervical adenocarcinoma) by 55% and CP-1.5 reduced the viability of the 786-0 cells (human renal adenocarcinoma) by 75%. Leishmanicidal activity and microbicide effect against Carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae (KPC) have not been identified. However, the viability of Staphylococcus epidermidis was reduced by 23.8% in the presence of CP -1.5. All fractions were able to change the formation of calcium oxalate crystals. CP-0.3, CP-0.5 and CP-1.1 only promoted the formation of COD type crystals with a very small size (1 μm). Confocal microscopy and zeta potential data of crystals formed in the presence of the samples showed that the polysaccharides present in the fractions must interact with calcium ions present throughout the crystal lattice, affecting the growth and morphology of crystals The results described herein indicate that the fractions rich in polysaccharides obtained from the green seaweed C. prolifera present a multi therapeutic potential, and subsequent purification steps, as well as research on the mechanisms of action by which these polymers act should be investigated.