Analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in atmospheric particulate samples by microwaveassisted extraction and liquid chromatography

A methodology based on microwave-assisted extraction (MAE) and LC with fluorescence detection (FLD) was investigated for the efficient determination of 15 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) regarded as priority pollutants by the US Environmental Protection Agency and dibenzo(a,l)pyrene in atmospheric particulate samples. PAHs were successfully extracted from real outdoor particulate matter (PM) samples with recoveries ranging from 81.4±8.8 to 112.0±1.1%, for all the compounds except for naphthalene (62.3±18.0%) and anthracene (67.3±5.7%), under the optimum MAE conditions (30.0 mL of ACN for 20 min at 110ºC). No clean-up steps were necessary prior to LC analysis. LOQs ranging from 0.0054 ng/m3 for benzo( a)anthracene to 0.089 ng/m3 for naphthalene were reached. The validated MAE methodology was applied to the determination of PAHs from a set of real world PM samples collected in Oporto (north of Portugal). The sum of particulate-bound PAHs in outdoor PM ranged from 2.5 and 28 ng/m3.

Use of solvent extraction to remediate soils contaminated with hydrocarbons

The main objective of this research is to exploit the possibility of using an ex situ solvent extraction technique for the remediation of soils contaminated with semi-volatile petroleum hydrocarbons. The composition of the organic phase was chosen in order to form a single phase mixture with an aqueous phase and simultaneously not being disturbed (forming stable emulsions) by the soil particles hauling the contaminants. It should also permit a regeneration of the organic solvent phase. As first, we studied the miscibility domain of the chosen ternary systems constituted by ethyl acetate–acetone–water. This system proved to satisfy the previous requirements allowing for the formation of a single liquid phase mixture within a large spectrum of compositions, and also allowing for an intimate contact with the soil. Contaminants in the diesel range within different functional groups were selected: xylene, naphthalene and hexadecane. The analytical control was done by gas chromatography with FID detector. The kinetics of the extractions proved to be fast, leading to equilibrium after 10 min. The effect of the solid–liquid ratio on the extraction efficiency was studied. Lower S/L ratios (1:8, w/v) proved to be more efficient, reaching recoveries in the order of 95%. The option of extraction in multiple contacts did not improve the recovery in relation to a single contact. The solvent can be regenerated by distillation with a loss around 10%. The contaminants are not evaporated and they remain in the non-volatile phase. The global results show that the ex situ solvent extraction is technically a feasible option for the remediation of semi-volatile aromatic, polyaromatic and linear hydrocarbons.

Influence of traffic emissions on the carcinogenic polycyclic aromatic hydrocarbons in outdoor breathable particles

Because polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) have been proven to be toxic, mutagenic, and/or carcinogenic, there is widespread interest in analyzing and evaluating exposure to PAHs in atmospheric environments influenced by different emission sources. Because traffic emissions are one of the biggest sources of fine particles, more information on carcinogenic PAHs associated with fine particles needs to be provided. Aiming to further understand the impact of traffic particulate matter (PM) on human health, this study evaluated the influence of traffic on PM10 (PM with aerodynamic diameter <10 µm) and PM2.5 (PM with aerodynamic diameter <2.5 µm), considering their concentrations and compositions in carcinogenic PAHs. Samples were collected at one site influenced by traffic emissions and at one reference site using lowvolume samplers. Analysis of PAHs was performed by microwave-assisted extraction combined with liquid chromatography (MAE-LC); 17 PAHs, including 9 carcinogenic ones, were quantified. At the site influenced by traffic emissions, PM10 and PM2.5 concentrations were, respectively, 380 and 390% higher than at the background site. When influenced by traffic emissions, the total concentration of nine carcinogenic compounds (naphthalene, chrysene, benzo(a)anthracene, benzo(b) fluoranthene, benzo(k)fluoranthene, benzo(a)pyrene, dibenzo(a,h)anthracene, indeno(1,2,3-cd)pyrene, and dibenzo(a,l)pyrene) was increased by 2400 and 3000% in PM10 and PM2.5, respectively; these nine carcinogenic compounds represented 68 and 74% of total PAHs (ƩPAHs) for PM10 and PM2.5, respectively. All PAHs, including the carcinogenic compounds, were mainly present in fine particles. Considering the strong influence of these fine particles on human health, these conclusions are relevant for the development of strategies to protect public health.

Polycyclic aromatic hydrocarbons in commercial squids from different geographical origins: levels and risks for human consumption

The concentrations of 18 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were determined in five commercially valuable squid species from different geographical origins (Atlantic, Indic and Pacific Oceans). Out of the 18 quantified PAHs (the 16 PAHs considered by US EPA as priority pollutants, dibenzo(a,l)pyrene and benzo(j)fluoranthene) only dibenz(a,h)anthracene was not detected. The total concentrations of PAHs varied by a factor of more than 100-fold, from 0.22 (Loligo gahi) to 60.9 lg/kg ww (Loligo reynaudii). Intraand inter-specific variability of PAH levels was statistically assessed. Nine carcinogenic (probable/possible) PAHs accounted for 1% (L. reynaudii) to 26% (Loligo opalescens) of the total PAHs content being the main contributors naphthalene (in Loligo duvaucelii, L. reynaudii and Loligo vulgaris species), chrysene (in L. opalescens) and indeno(1,2,3-cd)pyrene (in L. gahi). PAHs source analysis indicated that four of the five zones of capture of the different squid species are significantly affected by both petrogenic and pyrolytic sources. Assessment of the target carcinogenic risks, established by the US EPA, suggested that L. gahi (Atlantic Ocean) and L. opalescens (from Pacific Ocean) may pose additional risks for consumers, if not eaten in moderation, derived from benzo(a)pyrene ingestion.

Quinoxaline, its derivatives and applications: A state of the art review.

Quinoxaline derivatives are an important class of heterocycle compounds, where N replaces some carbon atoms in the ring of naphthalene. Its molecular formula is C8H6N2, formed by the fusion of two aromatic rings, benzene and pyrazine. It is rare in natural state, but their synthesis is easy to perform. In this review the State of the Art will be presented, which includes a summary of the progress made over the past years in the knowledge of the structure and mechanism of the quinoxaline and quinoxaline derivatives, associated medical and biomedical value as well as industrial value. Modifying quinoxaline structure it is possible to obtain a wide variety of biomedical applications, namely antimicrobial activities and chronic and metabolic diseases treatment.

Quinoxaline, its derivatives and applications: a state of the art review

Quinoxaline derivatives are an important class of heterocycle compounds, where N replaces some carbon atoms in the ring of naphthalene. Its molecular formula is C8H6N2, formed by the fusion of two aromatic rings, benzene and pyrazine. It is rare in natural state, but their synthesis is easy to perform. In this review the State of the Art will be presented, which includes a summary of the progress made over the past years in the knowledge of the structure and mechanism of the quinoxaline and quinoxaline derivatives, associated medical and biomedical value as well as industrial value. Modifying quinoxaline structure it is possible to obtain a wide variety of biomedical applications, namely antimicrobial activities and chronic and metabolic diseases treatment.

Synthesis, characterization and applications of new schiff base fluorescent chemosensors for metal and DNA interactions: conventional and "green" approaches

Dissertação apresentada para a obtenção do Grau de Doutor em Química Sustentável, especialidade de Química-Física Inorgânica, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

The use of forensic polycyclic aromatic hydrocarbon signatures and Compound Ratio Analysis Techniques (CORAT) for the source characterisation of petrogenic/pyrogenic environmental releases.

This study utilised recent developments in forensic aromatic hydrocarbon fingerprint analysis to characterise and identify specific biogenic, pyrogenic and petrogenic contamination. The fingerprinting and data interpretation techniques discussed include the recognition of: The distribution patterns of hydrocarbons (alkylated naphthalene, phenanthrene, dibenzothiophene, fluorene, chrysene and phenol isomers), • Analysis of “source-specific marker” compounds (individual saturated hydrocarbons, including n-alkanes (n-C5 through 0-C40) • Selected benzene, toluene, ethylbenzene and xylene isomers (BTEX), • The recalcitrant isoprenoids; pristane and phytane and • The determination of diagnostic ratios of specific petroleum / non-petroleum constituents, and the application of various statistical and numerical analysis tools. An unknown sample from the Irish Environmental Protection Agency (EPA) for origin characterisation was subjected to analysis by gas chromatography utilising both flame ionisation and mass spectral detection techniques in comparison to known reference materials. The percentage of the individual Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAIIs) and biomarker concentrations in the unknown sample were normalised to the sum of the analytes and the results were compared with the corresponding results with a range of reference materials. In addition, to the determination of conventional diagnostic PAH and biomarker ratios, a number of “source-specific markers” isomeric PAHs within the same alkylation levels were determined, and their relative abundance ratios were computed in order to definitively identify and differentiate the various sources. Statistical logarithmic star plots were generated from both sets of data to give a pictorial representation of the comparison between the unknown sample and reference products. The study successfully characterised the unknown sample as being contaminated with a “coal tar” and clearly demonstrates the future role of compound ratio analysis (CORAT) in the identification of possible source contaminants.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Vascular integrins: pleiotropic adhesion and signaling molecules in vascular homeostasis and angiogenesis.

New blood vessel formation, a process referred to as angiogenesis, is essential for embryonic development and for many physiological and pathological processes during postnatal life, including cancer progression. Endothelial cell adhesion molecules of the integrin family have emerged as critical mediators and regulators of angiogenesis and vascular homeostasis. Integrins provide the physical interaction with the extracellular matrix necessary for cell adhesion, migration and positioning, and induction of signaling events essential for cell survival, proliferation and differentiation. Antagonists of integrin alpha V beta 3 suppress angiogenesis in many experimental models and are currently tested in clinical trials for their therapeutic efficacy against angiogenesis-dependent diseases, including cancer. Furthermore, interfering with signaling pathways downstream of integrins results in suppression of angiogenesis and may have relevant therapeutic implications. In this article we review the role of integrins in endothelial cell function and angiogenesis. In the light of recent advances in the field, we will discuss their relevance as a therapeutic target to suppress tumor angiogenesis.

Endothelial cell integrins and COX-2: mediators and therapeutic targets of tumor angiogenesis.

Vascular integrins are essential regulators and mediators of physiological and pathological angiogenesis, including tumor angiogenesis. Integrins provide the physical interaction with the extracellular matrix (ECM) necessary for cell adhesion, migration and positioning, and induce signaling events essential for cell survival, proliferation and differentiation. Integrins preferentially expressed on neovascular endothelial cells, such as alphaVbeta3 and alpha5beta1, are considered as relevant targets for anti-angiogenic therapies. Anti-integrin antibodies and small molecular integrin inhibitors suppress angiogenesis and tumor progression in many animal models, and are currently tested in clinical trials as anti-angiogenic agents. Cyclooxygense-2 (COX-2), a key enzyme in the synthesis of prostaglandins and thromboxans, is highly up-regulated in tumor cells, stromal cells and angiogenic endothelial cells during tumor progression. Recent experiments have demonstrated that COX-2 promotes tumor angiogenesis. Chronic intake of nonsteroidal anti-inflammatory drugs and COX-2 inhibitors significantly reduces the risk of cancer development, and this effect may be due, at least in part, to the inhibition of tumor angiogenesis. Endothelial cell COX-2 promotes integrin alphaVbeta3-mediated endothelial cell adhesion, spreading, migration and angiogenesis through the prostaglandin-cAMP-PKA-dependent activation of the small GTPase Rac. In this article, we review the role of integrins and COX-2 in angiogenesis, their cross talk, and discuss implications relevant to their targeting to suppress tumor angiogenesis.

A single LC-tandem mass spectrometry method for the simultaneous determination of 14 antimalarial drugs and their metabolites in human plasma.

Among the various determinants of treatment response, the achievement of sufficient blood levels is essential for curing malaria. For helping us at improving our current understanding of antimalarial drugs pharmacokinetics, efficacy and toxicity, we have developed a liquid chromatography-tandem mass spectrometry method (LC-MS/MS) requiring 200mul of plasma for the simultaneous determination of 14 antimalarial drugs and their metabolites which are the components of the current first-line combination treatments for malaria (artemether, artesunate, dihydroartemisinin, amodiaquine, N-desethyl-amodiaquine, lumefantrine, desbutyl-lumefantrine, piperaquine, pyronaridine, mefloquine, chloroquine, quinine, pyrimethamine and sulfadoxine). Plasma is purified by a combination of protein precipitation, evaporation and reconstitution in methanol/ammonium formate 20mM (pH 4.0) 1:1. Reverse-phase chromatographic separation of antimalarial drugs is obtained using a gradient elution of 20mM ammonium formate and acetonitrile both containing 0.5% formic acid, followed by rinsing and re-equilibration to the initial solvent composition up to 21min. Analyte quantification, using matrix-matched calibration samples, is performed by electro-spray ionization-triple quadrupole mass spectrometry by selected reaction monitoring detection in the positive mode. The method was validated according to FDA recommendations, including assessment of extraction yield, matrix effect variability, overall process efficiency, standard addition experiments as well as antimalarials short- and long-term stability in plasma. The reactivity of endoperoxide-containing antimalarials in the presence of hemolysis was tested both in vitro and on malaria patients samples. With this method, signal intensity of artemisinin decreased by about 20% in the presence of 0.2% hemolysed red-blood cells in plasma, whereas its derivatives were essentially not affected. The method is precise (inter-day CV%: 3.1-12.6%) and sensitive (lower limits of quantification 0.15-3.0 and 0.75-5ng/ml for basic/neutral antimalarials and artemisinin derivatives, respectively). This is the first broad-range LC-MS/MS assay covering the currently in-use antimalarials. It is an improvement over previous methods in terms of convenience (a single extraction procedure for 14 major antimalarials and metabolites reducing significantly the analytical time), sensitivity, selectivity and throughput. While its main limitation is investment costs for the equipment, plasma samples can be collected in the field and kept at 4 degrees C for up to 48h before storage at -80 degrees C. It is suited to detecting the presence of drug in subjects for screening purposes and quantifying drug exposure after treatment. It may contribute to filling the current knowledge gaps in the pharmacokinetics/pharmacodynamics relationships of antimalarials and better define the therapeutic dose ranges in different patient populations.

Nimesulide, a cyclooxygenase-2 preferential inhibitor, impairs renal function in the newborn rabbit.

Tocolysis with nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) has been widely accepted for several years. Recently, the use of the cyclooxygenase-2 (COX2) preferential NSAID nimesulide has been proposed. However, data reporting neonatal acute renal failure or irreversible end-stage renal failure after maternal ingestion of nimesulide question the safety of this drug for the fetus and the neonate. Therefore, this study was designed to define the renal effects of nimesulide in newborn rabbits. Experiments were performed in 28 newborn rabbits. Renal function and hemodynamic parameters were measured using inulin and para-aminohippuric acid clearances as markers of GFR and renal blood flow, respectively. After a control period, nimesulide 2, 20, or 200 microg/kg was given as an i.v. bolus, followed by a 0.05, 0.5, or 5 microg.kg(-1).min(-1) infusion. Nimesulide administration induced a significant dose-dependent increase in renal vascular resistance (29, 37, and 92%, respectively), with a concomitant decrease in diuresis (-5, -23, and -44%), GFR (-12, -23, and -47%), and renal blood flow (-23, -23, and -48%). These results are in contrast with recent reports claiming that selective COX2 inhibition could be safer for the kidney than nonselective NSAIDs. These experiments confirm that prostaglandins, by maintaining renal vasodilation, play a key role in the delicate balance regulating neonatal GFR. We conclude that COX2-selective/preferential inhibitors thus should be prescribed with the same caution as nonselective NSAIDs during pregnancy and in the neonatal period.

Development of a novel headspace sorptive extraction method to study the aging of volatile compounds in spent handgun cartridges

Estimating the time since the last discharge of firearms and/or spent cartridges may be a useful piece of information in forensic firearm-related cases. The current approach consists of studying the diffusion of selected volatile organic compounds (such as naphthalene) released during the shooting using solid phase micro-extraction (SPME). However, this technique works poorly on handgun car-tridges because the extracted quantities quickly fall below the limit of detection. In order to find more effective solutions and further investigate the aging of organic gunshot residue after the discharge of handgun cartridges, an extensive study was carried out in this work using a novel approach based on high capacity headspace sorptive extraction (HSSE). By adopting this technique, for the first time 51 gunshot residue (GSR) volatile organic compounds could be simultaneously detected from fired handgun cartridge cases. Application to aged specimens showed that many of those compounds presented significant and complementary aging profiles. Compound-to-compound ratios were also tested and proved to be beneficial both in reducing the variability of the aging curves and in enlarging the time window useful in a forensic casework perspective. The obtained results were thus particularly promising for the development of a new complete forensic dating methodology.

Clara cells drive eosinophil accumulation in allergic asthma.

Development of allergic asthma is a complex process involving immune, neuronal and tissue cells. In the lung, Clara cells represent a major part of the "immunomodulatory barrier" of the airway epithelium. To understand the contribution of these cells to the inflammatory outcome of asthma, disease development was assessed using an adjuvant-free ovalbumin model. Mice were sensitised with subcutaneous injections of 10 μg endotoxin-free ovalbumin in conjunction with naphthalene-induced Clara cell depletion. Clara epithelial cell depletion in the lung strongly reduced eosinophil influx, which correlated with decreased eotaxin levels and, moreover, diminished the T-helper cell type 2 inflammatory response, including interleukin (IL)-4, IL-5 and IL-13. In contrast, airway hyperresponsiveness was increased. Further investigation revealed Clara cells as the principal source of eotaxin in the lung. These findings are the first to show that Clara airway epithelial cells substantially contribute to the infiltration of eotaxin-responsive CCR3+ immune cells and augment the allergic immune response in the lung. The present study identifies Clara cells as a potential therapeutic target in inflammatory lung diseases such as allergic asthma.