Catalyst-Free Photoredox Addition-Cyclisations: Exploitation of Natural Synergy between Aryl Acetic Acids and Maleimide

Suitably functionalised carboxylic acids undergo a previously unknown photoredox reaction when irradiated with UVA in the presence of maleimide. Maleimide was found to synergistically act as a radical generating photoxidant and as a radical acceptor, negating the need for an extrinsic photoredox catalyst. Modest to excellent yields of the product chromenopyrroledione, thiochromenopyrroledione and pyrroloquinolinedione derivatives were obtained in thirteen preparative photolyses. In situ NMR spectroscopy was used to study each reaction. Reactant decay and product build-up were monitored, enabling reaction profiles to be plotted. A plausible mechanism, whereby photo-excited maleimide acts as an oxidant to generate a radical ion pair, has been postulated and is supported by UV/Vis. spectroscopy and DFT computations. The radical-cation reactive intermediates were also characterised in solution by EPR spectroscopy.

Effect of nanosilica addition on the fresh properties and shrinkage of mortars with fly ash and superplasticizer

The ongoing use of various mineral additions along with chemical admixtures such as superplasticizers justifies the need for further research. Understanding and quantifying their effects and possible synergies on the fresh and hardened properties of cement-based materials is necessary, especially if some of these components are known to have a pozzolanic effect. This paper describes and models the fresh and hardened properties of cement mortars including nanosilica and fly ash, and relates their properties to the proportioning of these materials and the superplasticizer dosage. Mini-slump, Marsh cone and Lombardi cone tests were used to examine the properties of the fresh mortars, and to assess density, plastic shrinkage, and drying shrinkage up to 20 days. The equations presented in this paper make it possible to optimize mortar proportionings to the required levels of performance in both fresh and hardened states.

Influence of phosphate addition on the arsenic uptake by wheat (Triticum Durum) grown in arsenic polluted soils

Arsenic (As) uptake and distribution in the roots, shoots, and grain of wheat (Triticum durum) grown in 2 As polluted soils (192 and 304 mg kg ^-1 respectively), and an uncontaminated soil (14 mg kg^-1 ), collected from Scarlino plain (Tuscany, Italy), was investigated with respect with phosphorus fertilization. Three different level of phosphorus (P) fertilization: PO [0 kg ha^-1], Pl [75 kg ha^-1], and P2 [150 kg ha^-1], as KH₂PO₄ of P, were applied. The presence of high concentrations of As in soils reduced plants growth, decreased grain yield and increased root, shoot and grain As concentrations, especially in the absence of P fertilization. The P fertilization decreased the As concentration in all the tissues as well as the translocation of As to the shoot and grain. This observation may be useful in certain areas of the world with high levels of As in soils, to reduce the potential risk posed to human health by As entering the food-chain. © by PSP.

Response of soil microbial biomass to 1,2-dichlorobenzene addition in the presence of plant residues

The impact of 1,2-dichlorobenzene on soil microbial biomass in the presence and absence of fresh plant residues (roots) was investigated by assaying total vital bacterial counts, vital fungel hyphal length, total culturable bacterial counts, and culturable fluorescent pseudomonads. Diversity of the fluorescent pseudomonads was investigated using fatty acid methyl ester (FAME) characterization in conjunction with metabolic profiling of the sampled culturable community (Biolog). Mineralization of [¹⁴C]1,2- dichlorobenzene was also assayed. Addition of fresh roots stimulated 1,2- dichlorobenzene mineralization by over 100%, with nearly 20% of the label mineralized in root-amended treatments by the termination of the experiment. Presence of roots also buffered any impacts of 1,2-dichlorobenzene on microbial numbers. In the absence of roots, 1,2-dichlorobenzene greatly stimulated total culturable bacteria and culturable pseudomonads in a concentration-dependent manner. 1,2-Dichlorobenzene, up to concentrations of 50 μg/g soil dry weight had little or no deleterious effects on microbial counts. The phenotypic diversity of the fluorescent pseudomonad population was unaffected by the treatments, even though fluorescent pseudomonad numbers were greatly stimulated by both roots and 1,2-dichlorobenzene. The presence of roots had no detectable impact on the bacterial community composition. No phenotypic shifts in the natural population were required to benefit from the presence of roots and 1,2-dichlorobenzene. The metabolic capacity of the culturable bacterial community was altered in the presence of roots but not in the presence of 1,2-dichlorobenzene. It is argued that the increased microbial biomass and shifts in metabolic capacity of the microbial biomass are responsible for enhanced degradation of 1,2-dichlorobenzene in the presence of decaying plant roots.

The addition of CO2 to four superbase ionic liquids: a DFT study

The addition of carbon dioxide to four superbase ionic liquids, [P3333][Benzim], [P3333][124Triz], [P3333][123Triz] and [P3333][Bentriz] was studied using a molecular DFT approach involving anions alone and individual ion pairs. Intermolecular bonding within the individual ion pairs is characterised by a number of weak hydrogen bonds, with the superbase anion geometrically arranged so as to maximize interactions between the heterocyclic N atoms and the cation. The pairing energies show no correlation to the observed CO2 adsorption capacity. Addition of CO2 to the anion alone clearly resulted in the formation of a covalently-bound carbamate function with the strength of binding correlated to experimental capacity. In the ion pair however the cation significantly alters the nature of the bonding such that the overall cohesive energy is reduced. Formation of a strong carbamate function occurs at the expense of weakening the interaction between anion and cation. In the more weakly absorbing ion pairs which contain [123Triz]- and [Bentriz]-, the carbamate-functionalised systems are very close in energy to adducts in which CO2 is more weakly bound, suggesting an equilibrium between the chemi- and physisorbed CO2.

Effect of position of near addition in an asymmetric refractive multifocal intraocular lens on quality of vision

Purpose
To evaluate the impact of the position of an asymmetric multifocal near segment on visual quality.

Setting
Cathedral Eye Clinic, Belfast, United Kingdom.

Design
Retrospective comparative case series.

Methods
Data from consecutive patients who had bilateral implantation of the Lentis Mplus LS-312 multifocal intraocular lens were divided into 2 groups. One group received inferonasal near-segment placement and the other, superotemporal near-segment placement. A +3.00 diopter (D) reading addition (add) was used in all eyes. The main outcome measures included uncorrected distance visual acuity (UDVA), uncorrected near visual acuity (UNVA), contrast sensitivity, and quality of vision. Follow-up was 3 months.

Results
Patients ranged in age from 43 to 76 years. The inferonasal group comprised 80 eyes (40 patients) and the superotemporal group, 76 eyes (38 patients). The mean 3-month spherical equivalent was −0.11 D ± 0.49 (SD) in the inferonasal group and −0.18 ± 0.46 D in the superotemporal group. The mean postoperative UDVA was 0.14 ± 0.10 logMAR and 0.18 ± 0.15 logMAR, respectively. The mean monocular UNVA was 0.21 ± 0.14 logRAD and 0.24 ± 0.13 logRAD, respectively. No significant differences were observed in the higher-order aberrations, total Strehl ratio (point-spread function), or modulation transfer function between the groups. Dysphotopic symptoms measured with a validated quality-of-vision questionnaire were not significantly different between groups.

Conclusion
Positioning of the near add did not significantly affect objective or subjective visual function parameters.

Addition of docetaxel, zoledronic acid, or both to first-line long-term hormone therapy in prostate cancer (STAMPEDE): survival results from an adaptive, multiarm, multistage, platform randomised controlled trial

BACKGROUND: Long-term hormone therapy has been the standard of care for advanced prostate cancer since the 1940s. STAMPEDE is a randomised controlled trial using a multiarm, multistage platform design. It recruits men with high-risk, locally advanced, metastatic or recurrent prostate cancer who are starting first-line long-term hormone therapy. We report primary survival results for three research comparisons testing the addition of zoledronic acid, docetaxel, or their combination to standard of care versus standard of care alone.

METHODS: Standard of care was hormone therapy for at least 2 years; radiotherapy was encouraged for men with N0M0 disease to November, 2011, then mandated; radiotherapy was optional for men with node-positive non-metastatic (N+M0) disease. Stratified randomisation (via minimisation) allocated men 2:1:1:1 to standard of care only (SOC-only; control), standard of care plus zoledronic acid (SOC + ZA), standard of care plus docetaxel (SOC + Doc), or standard of care with both zoledronic acid and docetaxel (SOC + ZA + Doc). Zoledronic acid (4 mg) was given for six 3-weekly cycles, then 4-weekly until 2 years, and docetaxel (75 mg/m(2)) for six 3-weekly cycles with prednisolone 10 mg daily. There was no blinding to treatment allocation. The primary outcome measure was overall survival. Pairwise comparisons of research versus control had 90% power at 2·5% one-sided α for hazard ratio (HR) 0·75, requiring roughly 400 control arm deaths. Statistical analyses were undertaken with standard log-rank-type methods for time-to-event data, with hazard ratios (HRs) and 95% CIs derived from adjusted Cox models. This trial is registered at ClinicalTrials.gov (NCT00268476) and ControlledTrials.com (ISRCTN78818544).

FINDINGS: 2962 men were randomly assigned to four groups between Oct 5, 2005, and March 31, 2013. Median age was 65 years (IQR 60-71). 1817 (61%) men had M+ disease, 448 (15%) had N+/X M0, and 697 (24%) had N0M0. 165 (6%) men were previously treated with local therapy, and median prostate-specific antigen was 65 ng/mL (IQR 23-184). Median follow-up was 43 months (IQR 30-60). There were 415 deaths in the control group (347 [84%] prostate cancer). Median overall survival was 71 months (IQR 32 to not reached) for SOC-only, not reached (32 to not reached) for SOC + ZA (HR 0·94, 95% CI 0·79-1·11; p=0·450), 81 months (41 to not reached) for SOC + Doc (0·78, 0·66-0·93; p=0·006), and 76 months (39 to not reached) for SOC + ZA + Doc (0·82, 0·69-0·97; p=0·022). There was no evidence of heterogeneity in treatment effect (for any of the treatments) across prespecified subsets. Grade 3-5 adverse events were reported for 399 (32%) patients receiving SOC, 197 (32%) receiving SOC + ZA, 288 (52%) receiving SOC + Doc, and 269 (52%) receiving SOC + ZA + Doc.

INTERPRETATION: Zoledronic acid showed no evidence of survival improvement and should not be part of standard of care for this population. Docetaxel chemotherapy, given at the time of long-term hormone therapy initiation, showed evidence of improved survival accompanied by an increase in adverse events. Docetaxel treatment should become part of standard of care for adequately fit men commencing long-term hormone therapy.

FUNDING: Cancer Research UK, Medical Research Council, Novartis, Sanofi-Aventis, Pfizer, Janssen, Astellas, NIHR Clinical Research Network, Swiss Group for Clinical Cancer Research.

Ischemic A/D transition of mitochondrial complex I and its role in ROS generation

Mitochondrial complex I (NADH:ubiquinone oxidoreductase) is a key enzyme in cellular energy metabolism and provides approximately 40% of the proton-motive force that is utilized during mitochondrial ATP production. The dysregulation of complex I function – either genetically, pharmacologically, or metabolically induced – has severe pathophysiological consequences that often involve an imbalance in the production of reactive oxygen species (ROS). Slow transition of the active (A) enzyme to the deactive, dormant (D) form takes place during ischemia in metabolically active organs such as the heart and brain. The reactivation of complex I occurs upon reoxygenation of ischemic tissue, a process that is usually accompanied by an increase in cellular ROS production. Complex I in the D-form serves as a protective mechanism preventing the oxidative burst upon reperfusion. Conversely, however, the D-form is more vulnerable to oxidative/nitrosative damage. Understanding the so-called active/deactive (A/D) transition may contribute to the development of new therapeutic interventions for conditions like stroke, cardiac infarction, and other ischemia-associated pathologies. In this review, we summarize current knowledge on the mechanism of A/D transition of mitochondrial complex I considering recently available structural data and site-specific labeling experiments. In addition, this review discusses in detail the impact of the A/D transition on ROS production by complex I and the S-nitrosation of a critical cysteine residue of subunit ND3 as a strategy to prevent oxidative damage and tissue damage during ischemia–reperfusion injury.

Aluminium toxicity in wheat and rye

Com o presente trabalho pretendeu-se determinar e compreender melhor quais os alvos do Alumínio (Al) nas plantas, e contribuir para um melhor entendimento dos mecanismos de tolerância presentes em genótipos com elevado grau de tolerância ao Al. O Al é um dos maiores constituintes do solo e torna-se biodisponível em solos com baixo pH. Nesses casos, a exposição ao Al afecta negativamente o crescimento das plantas conduzindo a uma diminuição da produção. Estes factos são especialmente visíveis nos cereais, sendo a exposição ao Al uma das principais causas das quebras de produção nestas espécies. O Capítulo I consiste numa revisão geral sobre a toxicidade do Al nas plantas, apontando os seus principais alvos. Apresenta também os mecanismos de resistência, que inclui Al-destoxificação externa e interna, em diferentes espécies. O Capítulo II aborda os estudos sobre a exposição de curto prazo ao Al em duas espécies de cereais: Triticum aestivum L. e Secale cereale L., tendo-se sempre utilizado um genótipo Al-tolerante e um Al-sensível para cada espécie. Este capítulo está dividido em três estudos: no Capítulo II.1 realça-se o efeito da exposição a 185 μM de Al no equilíbrio nutricional em trigo. Verificou-se que em ambos os genótipos (sensível e tolerante) o perfil de macro e micro nutrientes se alterou, tendo uma interferência negativa, sobretudo no nível de P, Mg e K. Além disso, registaram-se diferenças na diferenciação da endoderme consoante o grau de tolerância/sensibilidade do genótipo. No Capítulo II.2 apresenta-se uma visão mais abrangente dos efeitos da exposição a 185 μM de Al em trigo, incluindo parâmetros fisiológicos, estruturais, citológicos e genotóxicos. Demonstra-se, pela primeira vez, que a progressão do ciclo celular é diferentemente regulada, dependendo da tolerância/sensibilidade do genótipo e que, mesmo em zonas já diferenciadas da raiz a exposição ao Al leva à deposição de calose. O Capítulo II.3 aborda os efeitos da exposição de 1.1 mM de Al em centeio, numa perspectiva bastante alargada. Apresenta-se o desequilíbrio nutricional, sobretudo no genótipo sensível, assim como a translocação de Al para a parte aérea nesse mesmo genótipo. Analisa-se também o comportamento de ambos os genótipos no que se refere ao ciclo celular, diferenciação da endoderme, crescimento radicular, reservas de hidratos de carbono, entre outros. Os resultados apontam para estratégias bem definidas adoptadas pelo genótipo tolerante de forma a minimizar a acção do Al no sistema radicular. O Capítulo III compreende a exposição longa ao Al. Dois genótipos de centeio com diferentes graus de tolerância ao Al foram expostos a 1.11 mM e 1.85 mM de Al durante 21 dias, tendo sido usados dois pontos de amostragem (15 e 21 dias). Este capítulo está dividido em dois estudos: No Capítulo III. 1 analisamse os mecanismos antioxidantes (folhas e raízes) como resposta à exposição ao Al, dando-se especial atenção ao ciclo do ascorbato-glutationas. A exposição ao Al levou a stress oxidativo e a alterações na actividade de enzimas antioxidantes e no conteúdo de antioxidantes não-enzimáticos. Demonstra-se que os dois órgãos apresentam respostas diferentes à exposição ao Al e que a capacidade de sobreviver em ambientes ricos em Al depende da eficácia da resposta antioxidante. Para além disso, a resposta do ciclo ascorbato-glutationas parece estar dependente do tipo de órgão, grau de tolerância e do tempo de exposição ao Al. No Capítulo III. 2 analisam-se os efeitos da exposição ao Al na fotossíntese. Verificou-se que o Al afecta negativamente a taxa fotossintética em ambos os genótipos, embora as alterações que o Al provoca nas trocas gasosas e no Ciclo de Calvin sejam dependentes do genótipo. Verificou-se também que os danos no genótipo sensível surgem mais cedo do que no genótipo tolerante, mas que ambos apresentam susceptibilidade ao Al após exposição de longo termo. Por fim, no Capítulo IV são apresentadas as conclusões da Tese de Doutoramento.

Characterization of bioactive compounds of dealcoholized wine: valuation of distillation process

O vinho tinto é uma importante fonte de compostos fenólicos com atividade antioxidante e que estão relacionados com a prevenção de doenças cardiovasculares e cancro. Estes compostos são um sub-produto do processo de destilação vínica utilizado para produzir aguardente necessária para a produção de Vinho do Porto. Esta tese tem como objetivo valorizar os compostos fenólicos resultantes das destilarias de vinho, através do estudo da sua composição, das interações com o material polimérico do vinho, da sua estabilidade durante o armazenamento e avaliação dos seus potenciais efeitos biológicos in vitro. Isto irá permitir definir aplicações para estes compostos como ingredientes alimentares com propriedades funcionais. Dois vinhos tintos (RW1 e RW2) foram utilizados como fonte de compostos fenólicos. A fim de estudar estes compostos, cada vinho foi evaporado à pressão atmosférica, permitindo obter o respetivo vinho desalcolizado (DW1 e DW2). Os polissacarídeos e compostos fenólicos presentes nos vinhos desalcolizados foram fracionados por extração em fase sólida utilizando cartuchos C18 sep-pak. A fração hidrofóbica, rica em compostos fenólicos, foi separada em frações ricas em ácidos fenólicos, em procianidinas e em antocianinas, as quais foram usadas para avaliar a sua contribuição para a atividade antioxidante total e caracterização fenólica detalhada dos DW. Foram obtidas quantidades comparáveis de compostos fenólicos totais (1.3 g/L para RW1 e DW1, e 3.1 para RW2 e DW2), de taninos (1.2 g/L para RW1 e DW1 e 1.6 para RW2 e DW2) e de antocianinas (0.24 g/L para RW1 e DW1 e 0.41 para RW2 e DW2) para os vinhos e para os respetivos vinhos desalcolizados. A determinação da atividade antioxidante de RW e DW pelos métodos do DPPH e ABTS também originou valores semelhantes, permitindo inferir que o processo de destilação realizado não promoveu uma perda relevante de compostos fenólicos. A atividade antioxidante total de vinho deveu-se essencialmente à fração rica em antocianinas. Os dois DW foram dialisados para se obter o material polimérico dos vinhos (WPM1 e WPM2). O WPM1 e WPM2 apresentavam 1.1 e 1.3 g/L de material sólido, respetivamente. O WPM (WPM1 e WPM2) era composto por polissacarídeos (31 e 36%), proteínas (10 e 12%) e também por compostos fenólicos (32 e 43%). A análise de açúcares mostrou que as manoproteínas e as arabinogalactanas eram os principais polissacarídeos presentes. A extração do WPM com metanol deu origem a um material insolúvel em metanol (PMi) e a uma fração solúvel em metanol, que continuava a conter hidratos de carbono e compostos fenólicos, mostrando uma forte interação entre estes compostos. Para determinar a energia de ativação (Ea) da libertação dos compostos fenólicos de fracções de material polimérico do vinho, foram realizadas diálises do DW, WPM e PMi, utilizando-se quatro concentrações diferentes, a cinco temperaturas (5-40 °C). O valor da Ea foi 25 para o WPM e 61 kJ/mol para o PMi, mostrando que os compostos fenólicos do vinho podem estar associados de forma diferente à matriz polimérica e que uma fração pode estar, ainda, fortemente associada a esta matriz. A fim de avaliar a possível existência de interações seletivas com os compostos fenólicos, o WPM foi fracionado, permitindo a obtenção de uma fração rica em manoproteínas (MP), através de uma cromatografia de afinidade com concanavalina A e 3 frações ricas em arabinogalactanas (AG0, AG1 e AG2) obtidas por cromatografia de troca aniónica. Foi avaliada a difusão de nove antocianinas monoméricas através de uma membrana de diálise, em presença do WPM, e das frações ricas em MP e em AG. A diálise dos compostos fenólicos livres do vinho foi realizada como ensaio em branco. Todas as frações poliméricas mostraram capacidade para reter as antocianinas, embora em diferente extensão. Foi observada uma capacidade de retenção maior para as antocianinas acilglucosiladas do que para as antocianinas glucosiladas. A fração rica em AG teve uma maior contribuição para a capacidade de retenção das antocianinas pelo material polimérico vinho do que a fração rica em MP, principalmente quando as antocianinas estavam acetiladas. Com o objetivo de estudar formas para preservar, a longo prazo, as propriedades antioxidantes dos compostos fenólicos, o extrato de compostos fenólicos (PCE), em pó, foi armazenado em diferentes condições de luz e atmosfera, à temperatura ambiente durante 1 ano. Observou-se que o PCE armazenado no escuro, dentro de um exsicador sob atmosfera de azoto, preservou 95% da atividade antioxidante inicial. Também foram avaliadas as melhores condições para preservar as antocianinas quando em solução, armazenadas a duas temperaturas (5 e 30 ºC) durante 3 meses. A adição de 0.5 g/L de uma fração rica em polissacarídeos a um vinho armazenado a 30 ºC promoveu a proteção das antocianinas, especialmente das antocianinas cumaroiladas. Os potenciais efeitos biológicos dos compostos fenólicos foram avaliados em diferentes sistemas celulares in vitro utilizando as seguintes frações: WPM, WPS (polissacarídeos do vinho), WPC (compostos fenólicos do vinho), PA-E (fração rica em ácidos fenólicos), PR-E (fração rica em procianidinas) e APP-E (fração rica em antocianinas e procianidinas poliméricas). Foi observada uma maior viabilidade celular quando as células do carcinoma do cólon HT-29 foram expostas a dois agentes oxidantes (radiação UV e H2O2) em presença das frações PR-E e APP-E. Além disso, os extratos WPS, WPC, PR-E e APP-E mostraram propriedades anti-inflamatórias, avaliadas pela inibição da produção de NO por células de macrófagos RAW264.7, sendo o extrato APP-E (0.19 mg/mL) o que exibiu a maior capacidade anti-inflamatória. A fim de elucidar as propriedades antioxidantes dos extratos do vinho em células humanas, os glóbulos vermelhos (RBC) foram selecionados como um modelo metabolicamente simples. Os extratos WPM, WPS, WPC, PR-E, e APP-E mostraram efeito anti-hemolítico para a hemólise dos RBC provocada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2) e pelo di-hidrocloreto de 2,2'-azo-bis(2-diaminopropano) (AAPH). Os resultados obtidos permitem concluir que o processo de desalcoolização dos vinhos à pressão atmosférica, preservou as principais características antioxidantes dos compostos fenólicos. Estes compostos podem contribuir para a defesa das células contra agentes oxidantes, nomeadamente por terem um potencial de atividades anti-inflamatória e anti-hemolítica, promovendo a viabilidade celular. A interação dos compostos fenólicos do vinho com o material polimérico permite inferir uma dosagem contínua e gradual das antocianinas vinho tinto após a sua ingestão, contribuindo para um período mais longo da sua exposição e, como consequência, dos seus potenciais benefícios para a saúde.